本文主要针对P沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管进行详细解析,探讨其结构、工作原理及特性参数。通过对比N沟道MOSFET,帮助读者更好地理解PMOS器件的独特性能与应用优势。
金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS)主要分为N沟道与P沟道两大类。P沟通道硅MOS场效应晶体管在N型硅衬底上有两个P+区域,分别称为源极和漏极,在没有外部电压时这两端不导通。当栅极施加足够的正电压且源极为接地状态时,栅极下的N型硅表面会形成一层P型反向层(即沟道),从而实现从源极到漏极的连接。
通过调节栅压可以改变沟道中的电子密度,进而调整其电阻值。如果在没有外部偏置的情况下衬底表面就已经存在P型反向层,则该MOS场效应晶体管被称为耗尽型;若需要施加正电压才能形成导电通道,则称为增强型。这两种类型的PMOS晶体管都具有相同的特性:空穴迁移率较低,因此,在同样的几何尺寸和工作电压条件下,其跨导值通常小于N沟道的MOS晶体管。
此外,P沟道MOS晶体管一般需要较高的阈值电压绝对值,并且要求提供较高偏置电压。由于PMOS器件的工作原理与双极型晶体管逻辑电路不兼容(特别是在电源供应方面),这限制了其应用范围。另外,相对于NMOS来说,它具有更大的信号摆幅和更长的充放电时间,加上跨导较小的特点导致工作速度较慢。
当N沟道MOS技术被引入后,在许多应用场景中PMOS逐渐被淘汰或不再使用。