MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管-电子产品世界论坛
MOS/CMOS集成电路简介及N沟道MOS管和P沟道MOS管
MOS/CMOS集成电路MOS集成电路特点：制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单，集成度高、抗干扰能力强，特别适合于大规模集成电路。MOS集成电路包括:NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路，即CMOS电路。PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同，只是电源极性相反而已。数字电路中MOS集成电路所使用的MOS管均为增强型管子，负载常用MOS管作为有源负载，这样不仅节省了硅片面积，而且简化了工艺利于大规模集成。常用的符号如图1所示。N沟MOS晶体管金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-SemIConductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS集成电路。由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成的MOS管叫作n沟道MOS管，该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS管。n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压(栅源电压为零)时，就有导电沟道产生的n沟道MOS管。NMOS集成电路是N沟道MOS电路，NMOS集成电路的输入阻抗很高，基本上不需要吸收电流，因此，CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。NMOS集成电路大多采用单组正电源供电，并且以5V为多。CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源，就可与NMOS集成电路直接连接。不过，从NMOS到CMOS直接连接时，由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平，因而需要使用一个(电位)上拉电阻R，R的取值一般选用2～100K&O。N沟道增强型MOS管的结构在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏&&源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。它的栅极与其它电极间是绝缘的。图(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反，如图(c)所示。N沟道增强型MOS管的工作原理(1)vGS对iD及沟道的控制作用① vGS=0 的情况从图1(a)可以看出，增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅&&源电压vGS=0时，即使加上漏&&源电压vDS，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏&&源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流iD&0。② vGS&0 的情况若vGS&0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层。吸引电子：将 P型衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。(2)导电沟道的形成：当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏&&源极之间仍无导电沟道出现，如图1(b)所示。vGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏&&源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层，如图1(c)所示。vGS越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。开始形成沟道时的栅&&源极电压称为开启电压，用VT表示。上面讨论的N沟道MOS管在vGSvDS对iD的影响如图(a)所示，当vGS&VT且为一确定值时，漏&&源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为VGD=vGS-vDS，因而这里沟道最薄。但当vDS较小(vDS随着vDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当vDS增加到使VGD=vGS-vDS=VT(或vDS=vGS-VT)时，沟道在漏极一端出现预夹断，如图2(b)所示。再继续增大vDS，夹断点将向源极方向移动，如图2(c)所示。由于vDS的增加部分几乎全部降落在夹断区，故iD几乎不随vDS增大而增加，管子进入饱和区，iD几乎仅由vGS决定。N沟道增强型MOS管的特性曲线、电流方程及参数(1) 特性曲线和电流方程1)输出特性曲线N沟道增强型MOS管的输出特性曲线如图1(a)所示。与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。2)转移特性曲线转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时iD几乎不随vDS而变化,即不同的vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用vDS大于某一数值(vDS&vGS-VT)后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线.3)iD与vGS的近似关系与结型场效应管相类似。在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为式中IDO是vGS=2VT时的漏极电流iD。(2)参数MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压VP ，而用开启电压VT表征管子的特性。N沟道耗尽型MOS管的基本结构(1)结构：N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。(2)区别：耗尽型MOS管在vGS=0时，漏&&源极间已有导电沟道产生，而增强型MOS管要在vGS&VT时才出现导电沟道。(3)原因：制造N沟道耗尽型MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子)，如图1(a)所示，因此即使vGS=0时，在这些正离子产生的电场作用下，漏&&源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压vDS，就有电流iD。如果加上正的vGS，栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟道电阻变小，iD增大。反之vGS为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变大，iD减小。当vGS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，iD趋于零，管子截止，故称为耗尽型。沟道消失时的栅-源电压称为夹断电压，仍用VP表示。与N沟道结型场效应管相同，N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP也为负值，但是，前者只能在vGS0的情况下工作。而后者在vGS=0，vGS&0，VP(4)电流方程：在饱和区内，耗尽型MOS管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同，即：各种场效应管特性比较P沟MOS晶体管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，偶上加有足够的正电压(源极接地)时，偶下的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集成电路是一种适合在低速、低频领域内应用的器件。PMOS集成电路采用-24V电压供电。如图5所示的CMOS-PMOS接口电路采用两种电源供电。采用直接接口方式，一般CMOS的电源电压选择在10～12V就能满足PMOS对输入电平的要求。MOS场效应晶体管具有很高的输入阻抗，在电路中便于直接耦合，容易制成规模大的集成电路。各种场效应管特性比较扩展阅读：硬件基本概念-模拟电子电路
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这个软件不能设计半导体吧，但你可以在里面装软件来实现哦！
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出门在外也不愁N沟道增强型MOS管的开启电压方向书上写的是在栅极上加正向电压，在大于源极一定程度时就会开启，这样是因为栅极吸引的P型衬底上的少量电子……但是要是把S上加正向，栅极上加反向的_百度作业帮
N沟道增强型MOS管的开启电压方向书上写的是在栅极上加正向电压，在大于源极一定程度时就会开启，这样是因为栅极吸引的P型衬底上的少量电子……但是要是把S上加正向，栅极上加反向的
N沟道增强型MOS管的开启电压方向书上写的是在栅极上加正向电压，在大于源极一定程度时就会开启，这样是因为栅极吸引的P型衬底上的少量电子……但是要是把S上加正向，栅极上加反向的话，由于P衬底中空穴很多，空穴是带正电的，应该这么加电压更容易导通啊，为什么没有非要在栅极上加正电呢？要是S为正G为负会不会开启啊？？欢迎高手解答，小弟很笨，最近还会有很多这样的问题，欢迎赐教啊~~
可以，PMOS就是这样的，不过此法再实际电路中应用要改变下驱动电路方法
S正G负是肯定开启不了的 首先要说明的是栅极吸引的不是沉底中少量的电子 而是他两边S和D两极中的大量电子 同时 排斥原来沟道中（也就是P型衬底的一部分）的空穴 从而形成N型的导电沟道 连同D和S两极。
实际应用时G栅极电压高于S源极4V左右，就能使D漏极、S源极导通。其余不导通。
不是吧，加正向电压是为了赶走空穴。。。。继而产生沟道。。。文档分类：
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于N沟道MOS管的结构及工作原理（精选）的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：N 沟道 MOS 管的结构及工作原理N 沟道金属-氧化物-半导体场效应管(MOS 管)的结构及工作原理结型场效应管的输入电阻虽然可达 106~109W,但在要求输入电阻更高的场合,还是不能满足要求。而且,由于它的输入电阻是 PN 结的反偏电阻,在高温条件下工作时,PN 结反向电流增大,反偏电阻的阻值明显下降。与结型场效应管不同,金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)的栅极与半导体之间隔有二氧化硅(SiO2)绝缘介质,使栅极处于绝缘状态(故又称绝缘栅场效应管),因而它的输入电阻可高达 1015W。它的另一个优点是制造工艺简单,适于制造大规模及超大规模集成电路。MOS 管也有 N 沟道和 P 沟道之分,而且每一类又分为增强型和耗尽型两种,二者的区别是增强型 MOS 管在栅-源电压 vGS=0 时,漏-源极之间没有导电沟道存在,即使加上电压 vDS(在一定的数值范围内),也没有漏极电流产生(iD=0)。而耗尽型 MOS 管在 vGS=0 时,漏-源极间就有导电沟道存在。一、N 沟道增强型场效应管结构a) N 沟道增强型 MOS 管结构示意图(b) N 沟道增强型 MOS 管代表符号(c) P 沟道增强型 MOS 管代表符号在一块掺杂浓度较低的 P 型硅衬底上,用光刻、扩散工艺制作两个高掺杂浓度的 N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极 d 和源极 s。然后在半导体表面复盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层,在漏-源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极 g。另外在衬底上也引出一个电极 B,这就构成了一个 N 沟道增强型 MOS 管。显然它的栅极与其它电极间是绝缘的。图 1(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示由 P(衬底)指向 N(沟道)。P 沟道增强型 MOS 管的箭头方向与上述相反,如图 1(c)所示。二、N 沟道增强型场效应管工作原理1.vGS 对 iD 及沟道的控制作用MOS 管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。从图 1(a)可以看出,增强型 MOS 管的漏极 d 和源极 s 之间有两个背靠背的 PN 结。当栅-源电压 vGS=0 时,即使加上漏-源电压 vDS,而且不论 vDS 的极性如何,总有一个 PN 结处于反偏状态,漏-源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流 iD≈0。若在栅-源极间加上正向电压,即 vGS&0,则栅极和衬底之间的 SiO2绝缘层中便产生一个垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场,这个电场能排斥空穴而吸引电子,因而使栅极附近的 P 型衬底中的空穴被排斥,剩下不能移动的受主离子(负离子),形成耗尽层,同时 P 衬底中的电子(少子)被吸引到衬底表面。当 vGS 数值较小,吸引电子的能力不强时,漏-源极之间仍无导电沟道出现,如图 1(b)所示。vGS 增加时,吸引到 P 衬底表面层的电子就增多,当 vGS 达到某一数值时,这些电子在栅极附近的 P 衬底表面便形成一个 N 型薄层,且与两个 N+区相连通,在漏-源极间形成 N 型导电沟道,其导电类型与 P 衬底相反,故又称为反型层,如图 1(c)所示。vGS 越大,作用于半导体表面的电场就越强,吸引到 P 衬底表面的电子就越多,导电沟道越厚,沟道电阻越小。我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压,用 VT 表示。由上述分析可知,N 沟道增强型 MOS 管在 vGS&VT 时,不能形成导电沟道,管子处于截止状态。只有当 vGS≥VT 时,才有沟道形成,此时在漏-源极间加上正向电压 vDS,才有漏极电流产生。而且 vGS 增大时,沟道变厚,沟道电阻减小,iD 增大。这种必须在 vGS≥VT 时才能形成导电沟道的 MOS 管称为增强型 MOS 管。2.vDS 对 iD 的影响图 1如图 2(a)所示,当 vGS&VT 且为一确定值时,漏-源电压 vDS 对导电沟道及电流 iD 的影响与结型场效应管相似。漏极电流 iD 沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等,靠近源极一端的电压最大,这里沟道最厚,而漏极一端电压最小,其值为 vGD=vGS - vDS,因而这里沟道最薄。但当 vDS 较小(vDS 随着 vDS 的增大,靠近漏极的沟道越来越薄,当 vDS 增加到使 vGD=vGS-vDS=VT(或 vDS=vGS-VT)时,沟道在漏极一端出现预夹断,如图 2(b)所示。再继续增大 vDS,夹断点将向源极方向移动,如图 2(c)所示。由于 vDS 的增加部分几乎全部降落在夹断区,故 iD 几乎不随 vDS 增大而增加,管子进入饱和区,iD 几乎仅由 vGS 决定。三、特性曲线、电流方程及参数1.特性曲线和电流方程图 1N 沟道增强型 MOS 管的输出特性曲线如图 1(a)所示。与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。转移特性曲线如图 1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时 iD 几乎不随 vDS 而变化,即不同的 vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用 vDS 大于某一数值(vDS&vGS-VT)后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线,与结型场效应管相类似。在饱和区内,iD 与 vGS 的近似关系式为( vGS&VT )式中 IDO 是 vGS=2VT 时的漏极电流 iD。2. 参数MOS 管的主要参数与结型场效应管基本相同,只是增强型 MOS 管中不用夹断电压 VP,而用开启电压 VT 表征管子的特性。播放器加载中，请稍候...
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N 沟道 MOS 管的结构及工作原理N 沟道金属-氧化物-半导体场效应管(MOS 管)的结构及工作原理结型场效应管的输入电阻虽然可达 106~109W,但在要求输入电阻更高的场合,还是不能满足要求。而且,由于它的输入电阻是 PN 结的反偏电阻,在高温条件下工作时,PN 结反向电流增大,反偏电阻的阻值明显下降。与结型场效应管不同,金属-氧化物...
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