P型MOS管开关电路及工作原理详解-KIA MOS管

P型MOS管开关电路图

PMOS是指n型衬底、p沟道，靠空穴的流动运送电流的MOS管。

P沟道MOS晶体管的空穴迁移率低，因而在MOS晶体管的几何尺寸和工作电压绝对值相等的情况下，PMOS晶体管的跨导小于N沟道MOS晶体管。此外，P沟道MOS晶体管阈值电压的绝对值一般偏高，要求有较高的工作电压。它的供电电源的电压大小和极性，与双极型晶体管——晶体管逻辑电路不兼容。PMOS因逻辑摆幅大，充电放电过程长，加之器件跨导小，所以工作速度更低，在NMOS电路（见N沟道金属—氧化物—半导体集成电路）出现之后，多数已为NMOS电路所取代。只是，因PMOS电路工艺简单，价格便宜，有些中规模和小规模数字控制电路仍采用PMOS电路技术。

pmos管工作原理及详解

金属氧化物半导体场效应(MOS)晶体管可分为N沟道与P沟道两大类, P沟道硅MOS 场效应晶体管在N型硅衬底上有两个P+区,分别叫做源极和漏极,两极之间不通导,柵极上加有足够的正电压(源极接地)时,柵极下的N型硅表面呈现P型反型层,成为连接源极和漏极的沟道。改变栅压可以改变沟道中的电子密度,从而改变沟道的电阻。这种MOS场效应晶体管称为P沟道增强型场效应晶体管。如果N型硅衬底表面不加栅压就已存在P型反型层沟道,加上适当的偏压,可使沟道的电阻增大或减小。这样的MOS场效应晶体管称为P沟道耗尽型场效应晶体管。统称为PMOS晶体管。

P沟道MOS晶体管的空穴迁移率低,因而在MOS晶体管的几何尺寸和工作电压绝对值相等的情况下,PMOS晶体管的跨导小于N沟道MOS晶体管。此外,P沟道MOS晶体管阈值电压的绝对值一般偏高,要求有较高的工作电压。它的供电电源的电压大小和极性,与双极型晶体管——晶体管逻辑电路不兼容。PMOS因逻辑摆幅大,充电放电过程长,加之器件跨导小,所以工作速度更低,在NMOS电路(见N沟道金属—氧化物—半导体集成电路)出现之后,多数已为NMOS电路所取代。只是,因PMOS电路工艺简单,价格便宜,有些中规模和小规模数字控制电路仍采用PMOS电路技术。PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。

正常工作时,P沟道增强型MOS管的衬底必须与源极相连,而漏心极的电压Vds应为负值,以保证两个P区与衬底之间的PN结均为反偏,同时为了在衬底顶表面附近形成导电沟道,栅极对源极的电压Vgs也应为负。

1.导电沟道的形成(V ds=0)

当Vds=0时,在栅源之间加负电压Vgs,由于绝缘层的存在,故没有电流,但是金属栅极被补充电而聚集负电荷,N型半导体中的多子电子被负电荷排斥向体内运动,表面留下带正电的离子,形成耗尽层,随着G、S间负电压的增加,耗尽层加宽,当Vgs增大到一定值时,衬底中的空穴(少子)被栅极中的负电荷吸引到表面,在耗尽层和绝缘层之间形成一个P型薄层,称反型层,这个反型层就构成漏源之间的导电沟道,这时的V gs称为开启电压Vgs(th),Vgs到Vgs(th)后再增加,衬底表面感应的空穴越多,反型层加宽,而耗尽层的宽度却不再变化,这样我们可以用Vgs的大小控制导电沟道的宽度。

2.V ds≠O的情况

导电沟道形成以后,D,S间加负向电压时,那么在源极与漏极之间将有漏极电流I d 流通,而且I d随Vds而增加.I d沿沟道产生的压降使沟道上各点与栅极间的电压不再相等,该电压削弱了栅极中负电荷电场的作用,使沟道从漏极到源极逐渐变窄.当V ds增大到使V gd=V gs(TH),沟道在漏极附近出现预夹断.

P型MOS管电路图
下面电路为P沟道MOS管用作电路切换开关使用电路：

电路分析如下：

p沟道mos管开关电路的开启条件是VGS电压为负压，并且电压的绝对值大于最低开启电压，一般小功率的PMOS管的最小开启电压为0.7V左右，假设电池充满电，电压为4.2V,VGS=-4.2V，P沟道MOS管是导通的，电路是没有问题的。当5V电压时，G极的电压为5V，S极的电压为5VV-二极管压降（0.5左右）=4.5V，PMOS管关段，当没有5V电压时，G极电压下拉为0V，S极的电压为电池电压（假设电池充满电4.2V）-MOS管未导通二极管压降（0.5V）=3.7，这样PMOS就导通，二极管压降就没有了这样VGS=-4.2V.PMOS管导通对负载供电。在这里用一个肖特基二极管（SS12）也可以解决这个问题，不过就是有0.3V左右的电压降。这里使用P沟道MOS管，P沟道MOS管完全导通，内阻比较小，优与肖特基，几乎没有压降。不过下拉电阻使用的有点大，驱动P沟道MOS不需要电流的，只要电压达到就可以了，可以使用大电阻，减少工作电流，推荐使用10K-100K左右的电阻。

MOS管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。