科普百科告訴你什么是MOS管
PMOS是指n型襯底、p溝道,靠空穴的流動運(yùn)送電流的MOS管。全稱 : positive channel Metal Oxide Semiconductor;別名 : positive MOS。
PMOS是指n型襯底、p溝道,靠空穴的流動運(yùn)送電流的MOS管
全稱 : positive channel Metal Oxide Semiconductor
別名 : positive MOS
金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)(MOS)晶體管可分為N溝道與P溝道兩大類, P溝道硅MOS場效應(yīng)晶體管在N型硅襯底上有兩個P+區(qū),分別叫做源極和漏極,兩極之間不通導(dǎo),源極上加有足夠的正電壓(柵極接地)時,柵極下的N型硅表面呈現(xiàn)P型反型層,成為連接源極和漏極的溝道。改變柵壓可以改變溝道中的空穴密度,從而改變溝道的電阻。這種MOS場效應(yīng)晶體管稱為P溝道增強(qiáng)型場效應(yīng)晶體管。如果N型硅襯底表面不加?xùn)艍壕鸵汛嬖赑型反型層溝道,加上適當(dāng)?shù)钠珘海墒箿系赖碾娮柙龃蠡驕p小。這樣的MOS場效應(yīng)晶體管稱為P溝道耗盡型場效應(yīng)晶體管。統(tǒng)稱為PMOS晶體管。
P溝道MOS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(jià)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)。
MOSFET共有三個腳,一般為G、D、S,通過G、S間加控制信號時可以改變D、S間的導(dǎo)通和截止。PMOS和NMOS在結(jié)構(gòu)上完全相像,所不同的是襯底和源漏的摻雜類型。簡單地說,NMOS是在P型硅的襯底上,通過選擇摻雜形成N型的摻雜區(qū),作為NMOS的源漏區(qū);PMOS是在N型硅的襯底上,通過選擇摻雜形成P型的摻雜區(qū),作為PMOS的源漏區(qū)。兩塊源漏摻雜區(qū)之間的距離稱為溝道長度L,而垂直于溝道長度的有效源漏區(qū)尺寸稱為溝道寬度W。對于這種簡單的結(jié)構(gòu),器件源漏是完全對稱的,只有在應(yīng)用中根據(jù)源漏電流的流向才能最后確認(rèn)具體的源和漏。
PMOS的工作原理與NMOS相類似。因?yàn)镻MOS是N型硅襯底,其中的多數(shù)載流子是電子,少數(shù)載流子是空穴,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(fù)電壓,亦即在PMOS的柵上施加的是負(fù)電荷電子,而在襯底感應(yīng)的是可運(yùn)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(fù)電荷的數(shù)量。當(dāng)達(dá)到強(qiáng)反型時,在相對于源端為負(fù)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(dá)漏端,形成從源到漏的源漏電流。同樣地,VGS越負(fù)(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(diǎn)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(fù)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。
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 [1] 。
各種場效應(yīng)管特性比較
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在2004年12月的國際電子器件會議(IEDM)上表示:雙應(yīng)力襯墊(DSL)方法導(dǎo)致NMOS和PMOS中的有效驅(qū)動電流分別增加15%和32%,飽和驅(qū)動電流分別增加11%和20%。PMOS的空穴遷移率在不使用SiGe的情況下可以提高60%,這已經(jīng)成為其他應(yīng)變硅研究的焦點(diǎn)。
化學(xué)物品
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PMOs即periodic mesoporous organosilicas,介孔硅基有機(jī)-無機(jī)雜化材料。它是一種分子水平上有機(jī)組分與無機(jī)組分在孔壁中雜化的材料,這類材料有著許多獨(dú)特的性質(zhì):有機(jī)官能團(tuán)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(kuò)散;骨架中的有機(jī)官能團(tuán)可以在一定程度L調(diào)節(jié)材料的物化性質(zhì),如機(jī)械性能,親/疏水性;可以同時實(shí)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(diǎn)。
上世紀(jì)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(bào)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(jī)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(kuò)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(jìn)行有機(jī)修飾怛¨.其中有機(jī)修飾是擴(kuò)展其應(yīng)用的最為便捷也最為靈活的途徑之一。對于有機(jī)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(jī)一無機(jī)介孔材料兩種。表面結(jié)合型有機(jī)一無機(jī)介孔材料可以通過后嫁接或共縮聚兩種方式將有機(jī)基團(tuán)引入到介孔材料的孔道中。引入的有機(jī)基團(tuán)還可以通過進(jìn)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(jī)一無機(jī)介孔材料的活性位比較容易接近,可選的有機(jī)基團(tuán)種類也相對較多。但這種方法合成的材料存在有機(jī)基團(tuán)分布不均勻,占用孔道空間降低孔容等缺點(diǎn)。橋鍵型有機(jī)一無機(jī)介孔材料,簡稱PMOs(Periodic Mesoporous Organosilicas),是指有機(jī)基團(tuán)存在于材料的孔壁結(jié)構(gòu)中的有機(jī)一無機(jī)介孔材料
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