学校信息化网站建设,中信建设有限责任公司刚果金,公司法全文,wordpress标签数量NMOS在实际应用中为何比PMOS要更受欢迎。本文将从导电沟道、电子迁移率和器件速度等多个方面来展开讲解。
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首先是在性能方面考虑
与NMOS管驱动能力相同的一个PMOS管其器件面积可能是NMOS管的23倍然而器件面积会影响导通电阻、输入输出电容而这些相关的参数容易导致电路的延迟。
同样在相同的尺寸条件下PMOS管沟道导通电阻比NMOS要大一些这样开关导通损耗相应也会比NMOS管要大一些。
在沟道方面我们还可以进行再详解
NMOS 的沟道是由 n 型半导体构成而PMOS 的沟道则是由 p 型半导体构成的。由于 n 型半导体的电子浓度比 p 型半导体高所以 NMOS 的电子迁移率比 PMOS 高也就是说在相同的电场下NMOS 中的电子速度比 PMOS 中的电子速度快。
在这里我们需要提到由于有了迁移率的差别才有速度与沟道导通电阻的差别也正是如此PMOS管的应用范围受到限制。
在工艺方面PMOS管与NMOS管的制造差异并不大随着工艺的不断进步这种差异也已经越来越小。
那么为什么MOS 的电子迁移率比 PMOS 高NMOS 中的电子速度比 PMOS 中的电子速度快
我们简单先了解电子/空穴迁移率
电子迁移率指的是电子在电场力作用下运动快慢的物理量。 电子浓度相同的两种半导体材料一般情况下在两端施加相同的电压迁移率更大的那个半导体材料它里面的电子运动速度越快单位时间通过的电子数会越多也就是说电流越大。
因此我们可以解释为电子迁移率越高的半导体材料其电阻率越低在通过相同的电流时其损耗会越小。
空穴迁移率与电子迁移率一样空穴迁移率越高损耗越小。
不过在一般情况下上面也有提到电子的迁移率是要比空穴要高的。
这是因为空穴是电子的空位空穴的运动本质上来讲是电子从一个空穴移动到另外一个空穴。
这里就要回来讲NMOS和PMOS的导电沟道差异了。
MOS的载流子只有一种电子或者空穴。在偏压下会形成反型层作为导电沟道也就是载流子的迁移路径。
MOS管在导通时形成的是N型导电沟道也就是说用来导电的是电子。而PMOS管导通形成的是P型导电沟道用来导电的是空穴。简单笔记如下
NMOS是N型沟道载流子是电子
PMOS是P型沟道载流子是空穴。
一般而言电子迁移速率是空穴迁移速率的五到十倍根据材料和结构以及其本身特性的不同这个倍数甚至会更高。
因为电子比空穴的迁移率要高所以同体积大小与同掺杂的情况下NMOS管的损耗要比PMOS管小很多。
除了功耗之外电子/空穴迁移率还影响着器件的速度。 NMOS管的截止频率输入/输出1时的频率
从结果会得出截止频率与电子迁移率成正比。
因此电子迁移率越高NMOS管可以在更高的频率的情况下工作。
当NMOS的Vgs电压高频率变化时形成的导电沟道的厚薄也会跟着发生变化。
这个导电沟道的变化是通过电子的移动来形成的电子移动速度越快换言之电子迁移率越高那么导电沟道就能更快地响应Vgs的变化其中的缘由涉及到NMOS管的工作原理。
这就说明电子迁移率越高器件的工作频率越高。
同样的PMOS管也一样。
除了以上讲的几个方面外选择NMOS管较多的还有其它因素比如价格问题市面上的PMOS一般会比NMOS的价格要高这是因为市场经济方面多个因素构成的在选择MOS管时NMOS在综合考虑之后被选择的要多的多。
对于NMOS管在实际应用中更受欢迎的原因微碧做了个简单总结
1. NMOS的沟道导通电阻要比PMOS小得多其开关导通损耗较小
2. NMOS是N型沟道载流子是电子PMOS是P型沟道载流子是空穴。电子迁移速率比空穴迁移速率要快在损耗方面与开关速度方面NMOS更有优势
3. N型MOS管通过的电流能力相比PMOS会更大
4.市面上的价格等因素影响 声明本文来源于“VBsemi微碧半导体”侵删。 如若喜欢这篇文章不妨留下您宝贵的点赞这将是对我莫大的鼓励。
