P沟MOS管工作原理

金属氧化物半导体场效应(MOS)晶体管可分为N沟道与P沟道两大类，P沟道硅MOS场效应晶体管在N型硅衬底上有两个P+区，分别叫做源极和漏极，两极之间不通导，柵极上加有足够的正电压(源极接地)时，柵极下的N型硅表面呈现P型反型层，成为连接源极和漏极的沟道。改变栅压可以改变沟道中的电子密度，从而改变沟道的电阻。这种MOS场效应晶体管称为P沟道增强型场效应晶体管。如果N型硅衬底表面不加栅压就已存在P型反型层沟道，加上适当的偏压，可使沟道的电阻增大或减小。这样的MOS场效应晶体管称为P沟道耗尽型场效应晶体管。统称为PMOS晶体管。

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。

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。如图5所示的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。

P沟道MOS管工作原理的特性

Vgs小于一定的值就会导通，适宜用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。但是，固然PMOS可以很便当地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价钱贵，交流种类少等缘由，在高端驱动中，通常还是运用NMOS。

正常工作时，P沟道增强型MOS管的衬底必需与源极相连，而漏心极的电压Vds应为负值，以保证两个P区与衬底之间的PN结均为反偏，同时为了在衬底顶表面左近构成导电沟道，栅极对源极的电压Vgs也应为负。

1．Ｖds≠Ｏ的情况导电沟道构成以后，ＤＳ间加负向电压时，那么在源极与漏极之间将有漏极电流Ｉd流通，而且Ｉd随Vds而增加．Ｉd沿沟道产生的压降使沟道上各点与栅极间的电压不再相等，该电压削弱了栅极中负电荷电场的作用，使沟道从漏极到源极逐渐变窄．当Ｖds增大到使Ｖgd＝Ｖgs（TH），沟道在漏极左近呈现预夹断．

2．导电沟道的构成（Ｖds＝0）当Vds=0时，在栅源之间加负电压Vgs，由于绝缘层的存在，故没有电流，但是金属栅极被补充电而聚集负电荷，Ｎ型半导体中的多子电子被负电荷排斥向体内运动，表面留下带正电的离子，构成耗尽层，随着Ｇ、Ｓ间负电压的增加，耗尽层加宽，当Vgs增大到一定值时，衬底中的空穴（少子）被栅极中的负电荷吸收到表面，在耗尽层和绝缘层之间构成一个Ｐ型薄层，称反型层，这个反型层就构成漏源之间的导电沟道，这时的Ｖgs称为开启电压Vgs（th），Vgs到Vgs（th）后再增加，衬底表面感应的空穴越多，反型层加宽，而耗尽层的宽度却不再变化，这样我们可以用Vgs的大小控制导电沟道的宽度。

增强型P沟道mos管开关条件

pmos管作为开关使用时，是由Vgs的电压值来控制S（source源极）和 D（drain漏极）间的通断。

Vgs的最小阀值电压为：0.4v，也就是说当 S（source源极）电压 — G（gate栅极）极    > 0.4V 时， 源极 和 漏极导通。

并且Vs = Vd ，S极电压等于D极电压。

例如：S极 为 3.3V，G极 为0.1V，则  Vgs = Vg  —  Vs = -3.2 pmos管导通，D极电压为3.3V

一般pmos管当做开关使用的时，S极和D极之间几乎没有压降。

在实际使用中，一般G极接MCU控制管脚，S极接电源正极VCC，D极接器件的输入。实际使用中的一个样例如下：

RF_CTRL为低电平的时候，RF_RXD 和 RF_TXD上的电压为 VDD。

下面电路为P沟道MOS管用作电路切换开关使用电路：

电路分析如下：

pmos的开启条件是VGS电压为负压，并且电压的绝对值大于最低开启电压，一般小功率的PMOS管的最小开启电压为0.7V左右，假设电池充满电，电压为4.2V,VGS=-4.2V，PMOS是导通的，电路是没有问题的。当5V电压时，G极的电压为5V，S极的电压为5VV-二极管压降（0.5左右）=4.5V，PMOS管关段，当没有5V电压时，G极电压下拉为0V，S极的电压为电池电压（假设电池充满电4.2V）-MOS管未导通二极管压降（0.5V）=3.7，这样PMOS就导通，二极管压降就没有了这样VGS=-4.2V.PMOS管导通对负载供电。在这里用一个肖特基二极管（SS12）也可以解决这个问题，不过就是有0.3V左右的电压降。这里使用PMOS管，PMOS管完全导通，内阻比较小，优与肖特基，几乎没有压降。不过下拉电阻使用的有点大，驱动PMOS不需要电流的，只要电压达到就可以了，可以使用大电阻，减少工作电流，推荐使用10K-100K左右的电阻。

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