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P沟道MOS管工作原理

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，成为衔接源极和漏极的沟道。改动栅压可以改动沟道中的电子密度，从而改动沟道的电阻。这种MOS场效应晶体管称为P沟道增强型场效应晶体管。假设N型硅衬底表面不加栅压就已存在P型反型层沟道，加上恰当的偏压，可使沟道的电阻增大或减小。这样的称为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普通偏高，恳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)呈现之后，多数已为NMOS电路所取代。只是，因PMOS电路工艺简单，价钱低价，有些中范围和小范围数字控制电路仍采用电路技术。PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适宜用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，固然PMOS可以很便当地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价钱贵，交流种类少等缘由，在高端驱动中，通常还是运用NMOS。

正常工作时，P沟道增强型MOS管的衬底必需与源极相连，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左近构成导电沟道，栅极对源极的电压Vgs也应为负。

1．Ｖds≠Ｏ的情况导电沟道构成以后，ＤＳ间加负向电压时，那么在源极与漏极之间将有漏极电流Ｉd流通，而且Ｉd随Vds而增加．Ｉd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Ｖds增大到使Ｖgd＝Ｖgs（TH），沟道在漏极左近呈现预夹断．

2．导电沟道的构成（Ｖds＝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，构成耗尽层，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收到表面，在耗尽层和绝缘层之间构成一个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Ｖgs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。

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