目录
NMOS
MOSFET的开关模型
现实生活中MOSFET的截面图
输出特性曲线
总结
MOSFET的SCS模型
MOSFET的SR模型
进一步分析
例子
PMOS
CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)
NMOS
金属氧化物半导体场效应晶体管
这是一个什么样的结构呢?
对于N型增强型MOSFET
如果看到这个符号是一个N型增强型的MOSFET
一般认为是三端的元器件
gate端我们定义成栅极
drain端我们定义成漏极
source端我们定义成源极
对于MOSFET来说,我们用电信号来代替力学信号
当栅极和源极之间的电压差大于某一个数的时候就是导通的
力控开关就是力到达某一程度,开关导通
对于MOSFET来说也是一样的
那么则是导通的
那么则是不导通的
用电压值来控制开关,我们就更加容易实现电路逻辑了
MOSFET的开关模型
DS之间会形成一个源漏电流, 非常非常小,,一直是接近于,几乎可以等同于0
D,S就是开关的一个输入和输出
D端和S端是对称的,因而
这个MOSFET相当于是一个电控的开关,开关特性完全类似于力控开关,力控开关可以实现逻辑门的运算还有功能,我们用电控开关一样可以实现功能
这个MOSFET可以等同于力控开关
我们把高电压定义为数字逻辑1,低电平定义成数字逻辑0
推广一下可以得到
举例:
对于NMOS形成的逻辑门来说,这个操作形成的是或
大家以后看到这样的电路,可以直接写出表达式
如果逻辑门采取的是这样的构型,下面是通过NMOS的串并联,那么结果上肯定始有非的
Gate,Drain,Source并不是一个平面结构,而是一个立体的结构
在drain和source我们写了一个,是一个非常重的N型掺杂
画斜杠的这一层就是meta,箭头指的地方就是氧化层,再往下就是S结构
Source和Drain之间是有距离的,我们定义成代表
电流不仅取决于长度,也取决于
当这个MOSFET导通的时候,电流在L上流动,L越小,就会越大
越小,越大,电流才会越大
现实生活中MOSFET的截面图
侧墙是为了保护氧化物这一层的
当比较小的时候,沟道呈现高阻态,所以电流不导通
输出特性曲线
现在可以看出来
晶体管导通的时候D和S之间并不是短路,至少是有一个电阻
总结
在饱和区的时候,不受控制,受到控制,像是一个压控电流源
此时我们就可以用电流源的符号来等效MOSFET
在这个时候,我们就会发现压控电流源,在现实生活中是存在的,只是并不是线性的受控电流源
在线性区的时候,等效于一个电阻,和类似线性模型,此时重点就在于,这个取决于电路结构
受到的控制,栅压越大,导通性能就会越好,电阻值就会越小
MOSFET的SCS模型
SCS模型可以用来做放大
如果要用来做放大,我们一定要让他工作在饱和区
否则工作在线性区,我们不能让它和输入电压构成关系
所以我们一定要千方百计让它一定要工作在饱和区,这样才能实现一个类似放大器的功能
MOSFET的SR模型
SR模型主要是用在数字电路中的
我们下面简单来做一个对比
导通的时候,肯定不是短路
对于模型来说,导通的时候就是一个电阻,用在MOSFET开关电路中
SR模型更加贴近MOSFET的实际情况,S模型是一个理想化的模型,在现实生活中用的比较少
当然如果外接电阻非常大的话,我们一样也可以忽略这些
进一步分析
我们需要比较小,比较大,我们才能够满足需求
但是不管用S模型还是SR模型都是相对比较容易的
例子
PMOS
PMOS在属性上和NMOS相反,大家只需要记住相反的结论就可以了
CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)
互补型MOSFET技术
NMOS和PMOS连接起来就是CMOS(互补型电路)
下面和地相接的是NMOS,上面和电源相接的是PMOS
不管是上面在工作,还是下面在工作,他都没有形成通路
引入CMOS大大降低了功耗,永远都不能形成到地的通路