PMOS是什么-PMOS工作原理、化學(xué)物品介紹及與NMOS的區(qū)別詳解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-08-28
PMOS是指n型襯底、p溝道，靠空穴的流動運送電流的MOS管。
PMOS晶體管的空穴遷移率低，因而在MOS晶體管的幾何尺寸和工作電壓絕對值相等的情況下，PMOS晶體管的跨導(dǎo)小于N溝道MOS晶體管。此外，P溝道MOS晶體管閾值電壓的絕對值一般偏高，要求有較高的工作電壓。它的供電電源的電壓大小和極性，與雙極型晶體管——晶體管邏輯電路不兼容。PMOS因邏輯擺幅大，充電放電過程長，加之器件跨導(dǎo)小，所以工作速度更低，在NMOS電路（見N溝道金屬—氧化物—半導(dǎo)體集成電路）出現(xiàn)之后，多數(shù)已為NMOS電路所取代。只是，因PMOS電路工藝簡單，價格便宜，有些中規(guī)模和小規(guī)模數(shù)字控制電路仍采用PMOS電路技術(shù)。
PMOS的工作原理與NMOS相類似。因為PMOS是N型硅襯底，其中的多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是電子，源漏區(qū)的摻雜類型是P型，所以，PMOS的工作條件是在柵上相對于源極施加負電壓，亦即在PMOS的柵上施加的是負電荷電子，而在襯底感應(yīng)的是可運動的正電荷空穴和帶固定正電荷的耗盡層，不考慮二氧化硅中存在的電荷的影響，襯底中感應(yīng)的正電荷數(shù)量就等于PMOS柵上的負電荷的數(shù)量。當(dāng)達到強反型時，在相對于源端為負的漏源電壓的作用下，源端的正電荷空穴經(jīng)過導(dǎo)通的P型溝道到達漏端，形成從源到漏的源漏電流。同樣地，VGS越負(絕對值越大)，溝道的導(dǎo)通電阻越小，電流的數(shù)值越大。
與NMOS一樣，導(dǎo)通的PMOS的工作區(qū)域也分為非飽和區(qū)，臨界飽和點和飽和區(qū)。當(dāng)然，不論NMOS還是PMOS，當(dāng)未形成反型溝道時，都處于截止區(qū)，其電壓條件是
VGS<VTN (NMOS)，
VGS>VTP (PMOS)，
值得注意的是，PMOS的VGS和VTP都是負值。
PMOS集成電路是一種適合在低速、低頻領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的器件。PMOS集成電路采用-24V電壓供電。CMOS-PMOS接口電路采用兩種電源供電。采用直接接口方式，一般CMOS的電源電壓選擇在10～12V就能滿足PMOS對輸入電平的要求。MOS場效應(yīng)晶體管具有很高的輸入阻抗，在電路中便于直接耦合，容易制成規(guī)模大的集成電路。
PMOs即periodic mesoporous organosilicas，介孔硅基有機-無機雜化材料。它是一種分子水平上有機組分與無機組分在孔壁中雜化的材料，這類材料有著許多獨特的性質(zhì)：有機官能團均勻分布在孔壁中且不堵塞孔道，有利于客體分子的引入和擴散；骨架中的有機官能團可以在一定程度L調(diào)節(jié)材料的物化性質(zhì)，如機械性能，親/疏水性；可以同時實現(xiàn)對孔道和孔壁功能性的調(diào)變．正因如此，PMOs已成為當(dāng)今材料科學(xué)領(lǐng)域的一個研究熱點。
上世紀90年代初以M41S(Mobile composite of matter)及FSM(folded sheets mesoporous materi-al)為代表的有序介孔氧化硅材料的報道掀起了介孔材料的合成和應(yīng)用研究的熱潮。一方面，有序介孔材料的出現(xiàn)突破了微孔材料(如沸石)的孔徑限制，可以在有機大分子、生物大分子的固載、催化轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域中得到應(yīng)用；另一方面，介孔材料中不同取向、不同尺寸及不同連通度的孔道作為理想的納米反應(yīng)器，可以用來組裝和限域金屬配合物及生物大分子，定向合成納米粒子等．最初的介孔材料的孔壁組成為氧化硅，為了拓展其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，研究者們致力于擴展其孔壁組成的研究，包括雜原子摻雜介孔氧化硅，介孔金屬氧化物、金屬、硫化物、碳、聚合物等，以及對介孔氧化硅進行有機修飾怛¨．其中有機修飾是擴展其應(yīng)用的最為便捷也最為靈活的途徑之一。對于有機官能化的介孑L氧化硅材料主要分為表面結(jié)合型及橋鍵型有機一無機介孔材料兩種。表面結(jié)合型有機一無機介孔材料可以通過后嫁接或共縮聚兩種方式將有機基團引入到介孔材料的孔道中。引入的有機基團還可以通過進一步的化學(xué)反應(yīng)衍生出新的活性中心。表面結(jié)合型有機一無機介孔材料的活性位比較容易接近，可選的有機基團種類也相對較多。但這種方法合成的材料存在有機基團分布不均勻，占用孔道空間降低孔容等缺點。橋鍵型有機一無機介孔材料，簡稱PMOs（Periodic Mesoporous Organosilicas)，是指有機基團存在于材料的孔壁結(jié)構(gòu)中的有機一無機介孔材料。
在實際項目中，我們基本都用增強型
mos管，分為N溝道和P溝道兩種。我們常用的是NMOS，因為其導(dǎo)通電阻小，且容易制造。在MOS管原理圖上可以看到，漏極和源極之間有一個寄生二極管。這個叫體二極管，在驅(qū)動感性負載（如馬達），這個二極管很重要。順便說一句，體二極管只在單個的MOS管中存在，在集成電路芯片內(nèi)部通常是沒有的。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接地時的情況（低端驅(qū)動），只要柵極電壓達到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會導(dǎo)通，適合用于源極接VCC時的情況（高端驅(qū)動）。但是，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅(qū)動，但由于導(dǎo)通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在高端驅(qū)動中，通常還是使用NMOS。
不管是NMOS還是PMOS，導(dǎo)通后都有導(dǎo)通電阻存在，這樣電流就會在這個電阻上消耗能量，這部分消耗的能量叫做導(dǎo)通損耗。選擇導(dǎo)通電阻小的MOS管會減小導(dǎo)通損耗。現(xiàn)在的小功率MOS管導(dǎo)通電阻一般在幾十毫歐左右，幾毫歐的也有。 MOS在導(dǎo)通和截止的時候，一定不是在瞬間完成的。
MOS兩端的電壓有一個下降的過程，流過的電流有一個上升的過程，在這段時間內(nèi)，MOS管的損失是電壓和電流的乘積，叫做開關(guān)損失。通常開關(guān)損失比導(dǎo)通損失大得多，而且開關(guān)頻率越高，損失也越大。 導(dǎo)通瞬間電壓和電流的乘積很大，造成的損失也就很大。縮短開關(guān)時間，可以減小每次導(dǎo)通時的損失；降低開關(guān)頻率，可以減小單位時間內(nèi)的開關(guān)次數(shù)。這兩種辦法都可以減小開關(guān)損失。
跟雙極性晶體管相比，一般認為使MOS管導(dǎo)通不需要電流，只要GS電壓高于一定的值，就可以了。這個很容易做到，但是，我們還需要速度。 在MOS管的結(jié)構(gòu)中可以看到，在GS，GD之間存在寄生電容，而MOS管的驅(qū)動，實際上就是對電容的充放電。對電容的充電需要一個電流，因為對電容充電瞬間可以把電容看成短路，所以瞬間電流會比較大。選擇/設(shè)計MOS管驅(qū)動時第一要注意的是可提供瞬間短路電流的大小。
第二注意的是，普遍用于高端驅(qū)動的NMOS，導(dǎo)通時需要是柵極電壓大于源極電壓。而高端驅(qū)動的MOS管導(dǎo)通時源極電壓與漏極電壓（VCC）相同，所以這時柵極電壓要比VCC大4V或10V。如果在同一個系統(tǒng)里，要得到比VCC大的電壓，就要專門的升壓電路了。很多馬達驅(qū)動器都集成了電荷泵，要注意的是應(yīng)該選擇合適的外接電容，以得到足夠的短路電流去驅(qū)動MOS管。
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