P - 沟道 mos管的构造图
P沟道mos管的工作原理
当栅极端子在V GG处被赋予比漏源电压V DD负电位时,由于存在 P 区域,空穴电流通过扩散的 P 沟道增加,PMOS 工作在增强模式。
当栅极端子在V GG处被赋予比漏源电压V DD的正电位时,由于排斥,发生耗尽,因此电流减少。因此 Pmos管在耗尽模式下工作。尽管结构不同,但两种类型的 mos管的工作原理是相似的。因此,随着电压极性的变化,这两种类型都可以在两种模式中使用。
mos管的特性曲线耗尽型mos管的工作状态
耗尽型 mos管通常被称为“开关导通”器件,因为它们通常在栅极端没有偏置电压时处于闭合状态。当我们以正向增加施加到栅极的电压时,沟道宽度将在耗尽模式下增加。 这将增加通过沟道的漏极电流 I D。如果施加的栅极电压为负值,则沟道宽度会变小,mos管可能会进入截止区。
耗尽型mos管的特性曲线
耗尽型mos管晶体管的VI 特性介于漏源电压 (VDS ) 和漏电流 ( ID ) 之间。栅极端子处的少量电压将控制流过通道的电流。在漏极和源极之间形成的沟道将充当良导体,在栅极端子处具有零偏置电压。如果向栅极施加正电压,则沟道宽度和漏极电流会增加,而当我们向栅极施加负电压时,它们会减小。
耗尽型mos管的特性曲线图
增强型mos管的工作状态
mos管在增强模式下的操作类似于打开开关的操作,只有在栅极端施加正电压( VGS)并且漏极电流开始流过器件时,它才会开始导通。当偏置电压增加时,沟道宽度和漏极电流会增加。但是,如果施加的偏置电压为零或负,则晶体管本身将保持在关闭状态。
增强型 mos管的特性曲线
增强型 mos管的 VI 特性在漏极电流 (I D ) 和漏源电压 (V DS )之间绘制。VI 特性分为三个不同的区域,即欧姆区、饱和区和截止区。截止区域是mos管将处于关闭状态的区域,其中施加的偏置电压为零。当施加偏置电压时,mos管缓慢地向导通模式移动,并且在欧姆区发生电导率的缓慢增加。最后,饱和区是不断施加正电压且mos管将保持导通状态的区域。
增强型 mos管的特性曲线图
确保mos管在承载选定漏极电流时保持“导通”所需的最小导通状态,栅极电压可以从上面的 VI 传递曲线确定。当VIN为高电平或等于VDD时,mos管Q 点沿负载线移动到A点。
由于沟道电阻的减小,漏极电流I D增加到其最大值。ID成为独立于VDD的常数值,并且仅取决于VGS。因此,晶体管的行为就像一个闭合的开关,但由于其RDS(on)值,通道导通电阻不会完全降低到零,而是变得非常小。
同样,当VIN为低电平或降至零时,mos管Q点沿负载线从 A 点移动到 B 点。通道电阻非常高,因此晶体管就像开路一样,没有电流流过通道。
mos管的工作区域截至区域
截止区域是将处于关闭状态并且零电流流过它的区域。在这里,该装置起到基本开关的作用,并在需要它们作为电气开关操作时使用。
这里mos管的工作条件是:
- 零输入栅极电压 ( V IN )
- 零漏极电流ID
- 输出电压VDS = VDD。
因此,对于增强型mos管,导电通道关闭,器件“关闭”。
截止特性
mos管截止特性图
- 输入和栅极接地(0V)
- 栅源电压低于阈值电压V GS < V TH
- mos管为“OFF”(截止区域)
- 没有漏极电流流动(ID = 0安培)
- VOUT = VDS = VDD = “1”
- mos管作为“开路开关”运行
然后,当使用 e-mos管作为开关时,我们可以将截止区域或“关闭模式”定义为栅极电压,VGS < VTH因此ID = 0。对于 P 沟道增强型 MOSFET,栅极电位相对于源极必须更正。
饱和区域
饱和区器件的漏源电流值将保持不变,而不考虑漏源电压的增强。当漏极到源极端子的电压增加超过夹断电压值时,这种情况只会发生一次。在这种情况下,该器件用作闭合开关,其中饱和电流通过漏极到源极端流动。因此,当器件应该执行切换时选择饱和区域。
饱和特性