從原理的視角,一文徹底區分MOS NMOS PMOS CMOS,詳細請查看下文。mos管學名是場效應管,是金屬-氧化物-半導體型場效應管,屬於絕緣柵型,MOS又分N型、P型MOS管。
(一)由基礎說起
半導體的基礎材料是矽晶體,矽這種材料,在化學元素周期表裏是四族元素,矽從微觀上看每個原子最外層有4個電子,日韩国产成人知道,外層4個電子的物質處於穩定狀態。矽晶體裏,兩個電子結合形成更為穩定的共價鍵。

當然這種共價鍵並不是牢不可破的,在絕對0度以上,總會有少數的電子擺脫共價鍵的束縛在晶格裏遊蕩,會表現出很小的導電性,半導體的名字就這麽來了。
如果矽晶體裏摻入了三族元素,比如硼,會是什麽狀況的呢?

三族元素最外層3個電子,跟矽結合的時候,共價鍵上就會缺一個電子,日韩国产成人叫它空穴。由於電子的熱力學運動,某個共價鍵上的電子可能擺脫束縛移動到空穴位置上來,宏觀上看好像是空穴產生了移動,由於空穴表現正電荷,空穴的英文稱為positive holes,這種半導體就稱之為P型半導體。

同樣,在矽晶體裏摻雜五族元素後,共價鍵上就會多出一個電子,這個電子可以在半導體內自由移動,形成導電的電子,即negative electrons。摻雜五族元素的半導體稱為N型半導體。
日韩国产成人從宏觀上看,N型半導體裏麵有很多可以導電的電子。

P型半導體裏麵有很多不可移動的空穴。此處特別強調不可移動,日韩国产成人說空穴的移動,實際上是其它位置的電子填充了空穴的位置,看上去像是空穴在移動。

N型半導體和P型半導體宏觀上看都是不帶電的!正負電荷量相等。
(二)MOS
假如日韩国产成人把P型半導體放在一個電場中會有什麽現象呢 ?根據最基本的物理知識,同電荷排斥,異電荷相吸,電場中的P型半導體如下圖所見。左右兩側為電極板,電子會被吸引到正電極測,空穴被吸引到負電極測。這裏正負隻是普通的物理定義,其實在電路中,嚴格的說法應該是高電平測、低電平測。正負隻有在指定0V參考點的情況下才有意義。

日韩国产成人把這種效應稱為電場效應(Field Effect),依據這種現場所發明的半導體器件稱為場效應管,即Field Effect Transistor ,簡稱FET!這就是FET真實的內涵。
為了方便產生一個電場,科學家們發明了一種像三明治的結構。這種結構的最上層是金屬,一般是鋁化合物,中間層是氧化物,一般是氧化矽,下麵是P型半導體,此處也稱為P型襯底。這種器件被稱為Metal Oxide Semiconductor,簡稱MOS。
在金屬層和襯底之間加上電場,於是在氧化物的下麵就聚集了電子,形成一個反轉層。本來是P型襯底,出現了電子層,中文書裏麵也叫做“溝道”,也被稱為N溝道。

把這個材料繼續加工,在P型襯底的兩肩腐蝕出N型的電極,於是NMOS就這麽產生了!金屬層被稱為G極、即柵極;N型摻雜濃度高的一端稱為S極、即源極,摻雜濃度稍微低點的一端稱為D極,即漏極。“源”是源頭的意思,它的濃度高、可以提供更多的載流子,在N型半導體裏,溝道內部是電子,如果能夠形成一個電流通路,那麽源極也應該提供的是電子。
在外部偏壓形成的電場力作用下,電子由S流向D。因為電流定義的方向跟電子流動的方向相反,所以此時電流從D流向S。因此,D點的點位要比S點高。

至此,日韩国产成人就清楚了什麽是MOS,MOSFET,NMOS。記住一點:NMOS指的是形成了N型的反轉層,那麽它一定是在P型襯底上實現的。
同樣,對於襯底為N型的器件,日韩国产成人要施加電場產生一個空穴區,即P溝道,所以稱為PMOS,空穴區需要低電平產生,所以G極的電勢要比源極低。P溝道流動的是”空穴“,所以電流方向是S極流向D極,那麽S極的電勢就要高。
至此,日韩国产成人應該能分清什麽是MOS、MOSFET、NMOS、PMOS了。從中日韩国产成人也看出了,MOS管是一種G極電壓產生電場效應,控製DS兩端電流的可控器件。
(三)NMOS電路抽象
在電路裏麵,如何區分NMOS、PMOS以及電路如何連接呢?
現在日韩国产成人想一下,襯底該怎麽接,以NMOS為例,襯底P型,如果襯底接高電位,那麽就形成了兩個PN結並聯的電路。所以P型襯底需要接低電位,根據上麵說的電流方向,N型MOS低電位為S極,所以襯底需要連S極。這就是為什麽MOS管的電路圖總是看到襯底跟S極相連的原因!
下麵詳細說說電路符號每一個細節所代表的意思。

1. 沒有施加電場時,G極下沒有產生N溝道,所以電路圖中用虛線代表這一層意思。(以後的文章中會介紹不同種類的MOSFET,G極為0V,沒有反轉層生成的器件稱為增強型MOS管,還有一種是耗盡型MOS,對於耗盡型MOS,中間豎線是相連的。
2. 箭頭的意思代表襯底的PN結效應,P型襯底(NMOS)在G極產生電場下,靠近G極為電子區、遠離端為空穴區,所以電場下生產的PN效應指向G極!
3. 圖中的麻豆国产一区是襯底與D之間體麻豆国产一区,上文中也提到了,如果襯底接高電平,此時麻豆国产一区直接導通,失去了MOS管控製的作用。大家此時應該立刻想到,如果NMOS的S極接了高電壓,D接了低電壓,MOS管直接導通!
(四)PMOS電路抽象
對於PMOS,再囉嗦一遍,PMOS的”P“即P溝道,一定是在N型襯底上產生的,襯底PN效應箭頭背離G極。N型襯底的兩肩上腐蝕出P型電極,流過溝道的是空穴,方向從源到漏,源為高摻雜,空穴運動的方向同時也是電流的方向,也就是說PMOS的電流從S到D,S為高電平。

PMOS的襯底為N型,如果襯底為低電平,同樣是等效於兩個PN結並聯,所以襯底要接高電平,即襯底也是連S極,得出一個結論:無論NMOS、PMOS襯底都是連S極!
體麻豆国产一区效應仍然在D極和襯底間產生,D為體麻豆国产一区的P區。同樣,對於PMOS,D極比S極點位高的話,直接通過麻豆国产一区效應產生通路。
NMOS和PMOS分別簡化如下:

(五)什麽是CMOS
CMOS即 complementary MOSFET,互補型MOSFET,在大規模集成電路裏麵,NMOS和PMOS被集成在一起,通過同一個信號來控製,從而實現數字信號的邏輯NOT功能。這種結構是組成集成電路的基礎單元。

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