MOS管導(dǎo)通特性詳解
一、NMOS與PMOS導(dǎo)通基礎(chǔ)特性
NMOS 導(dǎo)通特性
NMOS 管在 Vgs（柵源電壓）大于一定值時導(dǎo)通，這種特性使其在源極接地的場合（即低端驅(qū)動）有著廣泛的應(yīng)用。其電流流向為從源極（S）到漏極（D），當(dāng)在柵極（G）和源極之間施加正向偏置電壓，滿足 Vgs≥Vth（閾值電壓）時，NMOS 即可導(dǎo)通，此時 Vgd（柵漏電壓）可為正值或零。一般來說，NMOS 的閾值電壓 Vth 在 0.2V 到 0.7V 之間，受器件尺寸和工藝影響。
mos管的工作區(qū)域
mos管的工作區(qū)域
PMOS 導(dǎo)通特性
PMOS 管的導(dǎo)通條件是 Vsg（柵源電壓，這里用 Vsg 強調(diào) PMOS 的電壓極性方向與 NMOS 不同）大于一定值，適合源極接 VCC（高端驅(qū)動）的情況。電流流向為從漏極（D）到源極（S），當(dāng)柵極（G）和源極之間施加負(fù)向偏置電壓，且 Vgs≤Vth（閾值電壓，通常為負(fù)值）時導(dǎo)通，此時 Vgd 可為負(fù)值或零。PMOS 的閾值電壓 Vth 一般在 - 0.2V 到 - 0.7V 之間，同樣取決于器件尺寸和工藝。
二、影響閾值電壓的因素
MOS 管的閾值電壓受多種因素影響。襯底摻雜濃度越高，對應(yīng) MOS 管的閾值電壓也越大。此外，金屬半導(dǎo)體功函數(shù)、柵氧化層電容以及襯底偏置效應(yīng)等也會影響閾值電壓。由于 NMOS 和 PMOS 的襯底濃度不同，一般情況下，PMOS 的閾值電壓絕對值要比 NMOS 的更大一些。
三、NMOS 導(dǎo)通特性補充說明
NMOS 管在柵極高電平時（|VGS| > Vt，即 G 電位比 S 電位高）導(dǎo)通，低電平時斷開，適用于控制與地之間的導(dǎo)通。而當(dāng) |VGS| > Vt 且 G 電位比 S 電位低時，NMOS 導(dǎo)通，可用于控制與電源之間的導(dǎo)通。這種特性使得 NMOS 管在數(shù)字電路和模擬電路中能夠靈活地實現(xiàn)各種邏輯和控制功能，例如在開關(guān)電路中作為電子開關(guān)使用，或者在放大電路中作為放大器件來穩(wěn)定和放大信號。
四、MOS 管工作區(qū)域概述
MOS 管的工作區(qū)域主要分為截止區(qū)、線性區(qū)和飽和區(qū)。當(dāng) Vgs < Vth（對于 NMOS 是 Vgs < Vth，PMOS 是 Vgs > Vth，因為 PMOS 的閾值電壓為負(fù)）時，MOS 管處于截止區(qū)，相當(dāng)于開關(guān)斷開，幾乎沒有電流流過。當(dāng) Vgs ≥ Vth（NMOS）或 Vgs ≤ Vth（PMOS），且 Vds（漏源電壓）較小，使得電場主要集中在溝道附近時，MOS 管處于線性區(qū)，此時電流與電壓呈線性關(guān)系，可看作是一個可變電阻。而當(dāng) Vds 較大，溝道中的電場強度足夠大，導(dǎo)致載流子漂移速度飽和時，MOS 管進入飽和區(qū)，此時電流幾乎與 Vds 無關(guān)，主要受 Vgs 控制，這一特性使得 MOS 管在放大電路和開關(guān)電源等應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)高效的信號放大和能量轉(zhuǎn)換。
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