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分析N溝道MOS管和P溝道MOS管在電路中的詳細應用

 

  MOS管積體電路特點:

  製造工藝比較簡單、成品率較高、功耗低、組成的邏輯電路比較簡單,整合度高、抗干擾能力強,特別適合於大規模積體電路。

        

  MOS管積體電路包括:

  NMOS管組成的NMOS管電路、PMOS管組成的PMOS管電路及由NMOS和PMOS兩種管子組成的互補MOS電路,即CMOS電路。

  PMOS管閘電路與NMOS管電路的原理完全相同,只是電源極性相反而已。

       

  數位電路中MOS積體電路所使用的MOS管均為增強型管子,負載常用MOS管作為有源負載,這樣不僅節省了矽片面積,而且簡化了工藝利於大規模整合。常用的符號如

  圖1所示。

       

  N溝MOS管

  金屬-氧化物-半導體(Metal-Oxide-SemIConductor)結構的電晶體簡稱MOS管,有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管構成的積體電路稱為MOS管積體電路,而PMOS管和NMOS管共同構成的互補型MOS管積體電路即為CMOS管積體電路。

  由p型襯底和兩個高濃度n擴散區構成的MOS管叫作n溝道MOS管,該管導通時在兩個高濃度n擴散區間形成n型導電溝道。n溝道增強型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓,且只有柵源電壓大於閾值電壓時才有導電溝道產生的n溝道MOS管。n溝道耗盡型MOS管是指在不加柵壓(柵源電壓為零)時,就有導電溝道產生的n溝道MOS管。

        

  NMOS管積體電路是N溝道MOS電路,NMOS積體電路的輸入阻抗很高,基本上不需要吸收電流,因此,CMOS管與NMOS積體電路連線時不必考慮電流的負載問題。NMOS管積體電路大多采用單組正電源供電,並且以5V為多。CMOS管積體電路只要選用與NMOS管積體電路相同的電源,就可與NMOS積體電路直接連線。不過,從NMOS到CMOS直接連線時,由於NMOS輸出的高電平低於CMOS管積體電路的輸入高電平,因而需要使用一個(電位)上拉電阻R,R的取值一般選用2~100KΩ。

        

  N溝道增強型MOS管的結構

  在一塊摻雜濃度較低的P型矽襯底上,製作兩個高摻雜濃度的N+區,並用金屬鋁引出兩個電極,分別作漏極d和源極s。

  然後在半導體表面覆蓋一層很薄的二氧化矽(SiO2)絕緣層,在漏——源極間的絕緣層上再裝上一個鋁電極,作為柵極g。

  在襯底上也引出一個電極B,這就構成了一個N溝道增強型MOS管。MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數管子在出廠前已連線好)。

        

  它的柵極與其它電極間是絕緣的。

  圖(a)、(b)分別是它的結構示意圖和代表符號。代表符號中的箭頭方向表示由P(襯底)指向N(溝道)。P溝道增強型MOS管的箭頭方向與上述相反,如圖(c)所示。