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。
PMOS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。
PMOS工作原理
PMOS的工作原理与NMOS相类似。因为PMOS是N型硅衬底,其中的多数载流子是空穴,少数载流子是电子,源漏区的掺杂类型是P型,所以,PMOS的工作条件是在栅上相对于源极施加负电压,亦即在PMOS的栅上施加的是负电荷电子,而在衬底感应的是可运动的正电荷空穴和带固定正电荷的耗尽层,不考虑二氧化硅中存在的电荷的影响,衬底中感应的正电荷数量就等于PMOS栅上的负电荷的数量。当达到强反型时,在相对于源端为负的漏源电压的作用下,源端的正电荷空穴经过导通的P型沟道到达漏端,形成从源到漏的源漏电流。同样地,VGS越负(绝对值越大),沟道的导通电阻越小,电流的数值越大。
与NMOS一样,导通的PMOS的工作区域也分为非饱和区,临界饱和点和饱和区。当然,不论NMOS还是PMOS,当未形成反型沟道时,都处于截止区,其电压条件是
VGS<VTN (NMOS),
VGS>VTP (PMOS),
值得注意的是,PMOS的VGS和VTP都是负值。
PMOS集成电路是一种适合在低速、低频领域内应用的器件。PMOS集成电路采用-24V电压供电。CMOS-PMOS接口电路采用两种电源供电。采用直接接口方式,一般CMOS的电源电压选择在10~12V就能满足PMOS对输入电平的要求。MOS场效应晶体管具有很高的输入阻抗,在电路中便于直接耦合,容易制成规模大的集成电路。
PMOS-化学物品
PMOs即periodic mesoporous organosilicas,介孔硅基有机-无机杂化材料。它是一种分子水平上有机组分与无机组分在孔壁中杂化的材料,这类材料有着许多独特的性质:有机官能团均匀分布在孔壁中且不堵塞孔道,有利于客体分子的引入和扩散;骨架中的有机官能团可以在一定程度L调节材料的物化性质,如机械性能,亲/疏水性;可以同时实现对孔道和孔壁功能性的调变.正因如此,PMOs已成为当今材料科学领域的一个研究热点。
上世纪90年代初以M41S(Mobile composite of matter)及FSM(folded sheets mesoporous materi-al)为代表的有序介孔氧化硅材料的报道掀起了介孔材料的合成和应用研究的热潮。一方面,有序介孔材料的出现突破了微孔材料(如沸石)的孔径限制,可以在有机大分子、生物大分子的固载、催化转化等领域中得到应用;另一方面,介孔材料中不同取向、不同尺寸及不同连通度的孔道作为理想的纳米反应器,可以用来组装和限域金属配合物及生物大分子,定向合成纳米粒子等.最初的介孔材料的孔壁组成为氧化硅,为了拓展其在不同领域的应用,研究者们致力于扩展其孔壁组成的研究,包括杂原子掺杂介孔氧化硅,介孔金属氧化物、金属、硫化物、碳、聚合物等,以及对介孔氧化硅进行有机修饰怛¨.其中有机修饰是扩展其应用的最为便捷也最为灵活的途径之一。对于有机官能化的介孑L氧化硅材料主要分为表面结合型及桥键型有机一无机介孔材料两种。表面结合型有机一无机介孔材料可以通过后嫁接或共缩聚两种方式将有机基团引入到介孔材料的孔道中。引入的有机基团还可以通过进一步的化学反应衍生出新的活性中心。表面结合型有机一无机介孔材料的活性位比较容易接近,可选的有机基团种类也相对较多。但这种方法合成的材料存在有机基团分布不均匀,占用孔道空间降低孔容等缺点。桥键型有机一无机介孔材料,简称PMOs(Periodic Mesoporous Organosilicas),是指有机基团存在于材料的孔壁结构中的有机一无机介孔材料。
PMOS和NMOS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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