耗尽型 PMOS 晶体管在哪里?

电器工程 晶体管 成分 纳米管 半导体 pmos
2022-01-14 11:08:30

在学校,我学习了 PMOS 和 NMOS 晶体管,以及增强型和耗尽型晶体管。这是我理解的简短版本:

增强意味着通道是常闭的。耗尽意味着通道是常开的。

NMOS 表示通道由自由电子构成。PMOS 表示通道由自由孔构成。

增强NMOS:正栅极电压吸引电子,打开沟道。
增强PMOS:负栅极电压吸引空穴,打开沟道。
耗尽型NMOS:负栅极电压排斥电子,关闭沟道。
耗尽型 PMOS:正栅极电压排斥空穴,关闭沟道。

自从我开始以设计工作为生已经六年了,至少有一次我想要(或至少认为我想要)耗尽型 PMOS 晶体管。例如,对于电源的自举电路来说,这似乎是一个好主意。然而,似乎不存在这样的设备。

为什么没有耗尽型PMOS晶体管?我对他们的理解有问题吗?它们没用吗?无法建造?建造成本如此之高,以至于首选更便宜的其他晶体管组合?或者他们在外面,我只是不知道去哪里看?

1个回答

维基说...

在耗尽型 MOSFET 中,器件通常在零栅源电压时导通。这种器件用作逻辑电路中的负载“电阻器”(例如,在耗尽型负载 NMOS 逻辑中)。对于 N 型耗尽负载器件,阈值电压可能约为 –3 V,因此可以通过将栅极拉负 3 V 来关闭它(相比之下,在 NMOS 中,漏极比源极更正)。在 PMOS 中,极性是相反的。

因此,对于耗尽型 PMOS,它通常在零伏时开启,但您需要在栅极上高于电源电压 3V 或更多电压才能关闭。你从哪里得到这个电压?我想,这就是它不常见的原因。

在实践中,我们现在将它们称为功率 MOSFET 的高端开关或低端开关。他们不喜欢在同一芯片中结合增强和耗尽模式,因为处理成本几乎翻了一番。该专利定义了一些创新和更好的物理描述。我记不得了。http://www.google.com/patents/US20100044796

尽管您的建议和性能是关键问题,但这是可能的。然而,当归结为低 ESR 时,MOSFET 就像电压控制开关,其 ESR 在很宽的直流电压范围内变化,这与双极晶体管不同,双极晶体管在某些情况下的最大峰值为 0.6 至 < 2V。同样对于 MOSFET,在查看负载和源的 ESR 时,将它们视为具有 50 到 100 的阻抗增益是有建设性的。因此,如果您使用 100:1,则考虑您需要一个 100 欧姆的源来驱动 1 欧姆的 MOSFET 和 10 欧姆的源来驱动一个 10mΩ 的 MOSFET,保守的是 50:1。这仅在开关的过渡期间很重要,而不是稳态栅极电流。

而双极 hFE 急剧下降,因此当电源开关饱和时,您认为 10 到 20 的 hFe 是好的。

还要考虑 MOSFET 在转换期间作为电荷控制开关,因此如果您要进行快速转换并避免换向振铃或桥式交叉短裤。但这取决于设计需求。

希望这不是太多信息,并且该专利解释了它如何在设备物理方面适用于所有 PN 型耗尽和增强模式。