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nmos和pmos有什么区别

2018-08-14

什么是nmos

 

nmos英文全称为n-metal-oxide-semiconductor。 意思为n型金属-氧化物-半导体,而拥有这种结构的晶体管我们称之为nmos晶体管。 mos晶体管有p型mos管和n型mos管之分。由mos管构成的集成电路称为mos集成电路,由nmos组成的电路就是nmos集成电路,由pmos管组成的电路就是pmos集成电路,由nmos和pmos两种管子组成的互补mos电路,即cmos电路。

 

什么是pmos

 

pmos是指n型衬底、p沟道,靠空穴的流动运送电流的mos管。

 

p沟道mos晶体管的空穴迁移率低,因而在mos晶体管的几何尺寸和工作电压绝对值相等的情况下,pmos晶体管的跨导小于n沟道mos晶体管。此外,p沟道mos晶体管阈值电压的绝对值一般偏高,要求有较高的工作电压。它的供电电源的电压大小和极性,与双极型晶体管——晶体管逻辑电路不兼容。pmos因逻辑摆幅大,充电放电过程长,加之器件跨导小,所以工作速度更低,在nmos电路(见n沟道金属—氧化物—半导体集成电路)出现之后,多数已为nmos电路所取代。只是,因pmos电路工艺简单,价格便宜,有些中规模和小规模数字控制电路仍采用pmos电路技术。

 

nmos和pmos区别


在实际项目中,我们基本都用增强型


mos管,分为n沟道和p沟道两种。我们常用的是nmos,因为其导通电阻小,且容易制造。在mos管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管。这个叫体二极管,在驱动感性负载(如马达),这个二极管很重要。顺便说一句,体二极管只在单个的mos管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有的。

 

1、导通特性

 

nmos的特性,vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4v或10v就可以了。 pmos的特性,vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接vcc时的情况(高端驱动)。但是,虽然pmos可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用nmos。

 

2.mos开关管损失

 

不管是nmos还是pmos,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的mos管会减小导通损耗。现在的小功率mos管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧的也有。 mos在导通和截止的时候,一定不是在瞬间完成的。mos两端的电压有一个下降的过程,流过的电流有一个上升的过程,在这段时间内,mos管的损失是电压和电流的乘积,叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越高,损失也越大。 导通瞬间电压和电流的乘积很大,造成的损失也就很大。缩短开关时间,可以减小每次导通时的损失;降低开关频率,可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。

 

3.mos管驱动

 

跟双极性晶体管相比,一般认为使mos管导通不需要电流,只要gs电压高于一定的值,就可以了。这个很容易做到,但是,我们还需要速度。 在mos管的结构中可以看到,在gs,gd之间存在寄生电容,而mos管的驱动,实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大。选择/设计mos管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。

 

第二注意的是,普遍用于高端驱动的nmos,导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的mos管导通时源极电压与漏极电压(vcc)相同,所以这时栅极电压要比vcc大4v或10v。如果在同一个系统里,要得到比vcc大的电压,就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意的是应该选择合适的外接电容,以得到足够的短路电流去驱动mos管。


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