CMOS和NMOS区别

Posted 2023-03-30

NMOS/PMOS/CMOS区别
英文全称为：N-Mental-Oxide-Semiconductor。
　　Metal-Oxide-SemIConductor的意思为金属-氧化物-半导体，而拥有这种结构的晶体管我们称之为MOS晶体管。
　　有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，由NMOS组成的电路就是NMOS集成电路，由PMOS管组成的电路就是PMOS集成电路，由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路，即CMOS电路
NMOS结构
　　在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极d和源极s。然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。
　　它的栅极与其它电极间是绝缘的。
　　图(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反，如图(c)所示。 (注：箭头方向理解为电子运动方向)
　　N沟道增强型MOS管的工作原理
　　（1）vGS对iD及沟道的控制作用
　　① vGS=0 的情况
　　从图1(a)可以看出，增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅——源电压vGS=0时，即使加上漏——源电压vDS，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏——源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流iD≈0。
　　② vGS>0 的情况
　　若vGS＞0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。
　　排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层。吸引电子：将 P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面。
　　（2）导电沟道的形成：
　　当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏——源极之间仍无导电沟道出现，如图1(b)所示。vGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏——源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层，如图1(c)所示。vGS越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。
　　开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压，用VT表示。
　　上面讨论的N沟道MOS管在vGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。只有当vGS≥VT时，才有沟道形成。这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。沟道形成以后，在漏——源极间加上正向电压vDS，就有漏极电流产生。
　　vDS对iD的影响原理示意图　　如图(a)所示，当vGS>VT且为一确定值时，漏——源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。　　漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为VGD=vGS－vDS，因而这里沟道最薄。但当vDS较小（vDS<vGS–VT）时，它对沟道的影响不大，这时只要vGS一定，沟道电阻几乎也是一定的，所以iD随vDS近似呈线性变化。
　　随着vDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当vDS增加到使VGD=vGS－vDS=VT(或vDS=vGS－VT)时，沟道在漏极一端出现预夹断，如图2(b)所示。再继续增大vDS，夹断点将向源极方向移动，如图2(c)所示。由于vDS的增加部分几乎全部降落在夹断区，故iD几乎不随vDS增大而增加，管子进入饱和区，iD几乎仅由vGS决定。=================================================================================场效应管是靠叫做“导电沟道”的机制导电的，通俗的讲，该沟道越宽，导电能力越强（即电阻越小），宽度为0，则不导电。有两种类型的场效应管：增强型和耗尽型。增强型的在栅源电压小于一定值时是没有导电沟道的（宽度为0），大于该值时才导电，这就是开启电压。耗尽型的在栅源电压=0时就已经存在非0宽度的导电沟道，而随着栅源电压的降低，沟道宽度越来越小，当沟道宽度=0时对应的栅源电压就称为夹断电圧。 参考技术A cmos即互补式金属氧化物半导体（英语：Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS，简称互补式金氧半）是一种集成电路制程，可在硅晶圆上制作出PMOS（P-channel MOSFET）和NMOS（N-channel MOSFET）元件，由于PMOS与NMOS在特性上为互补性，因此称为CMOS。

也就是说Cmos 是由nmos和pmos组成的。
CMOS具有只有在晶体管需要切换启闭时才需耗能的优点，因此非常省电且发热少。

NMOS和PMOS区别

在很多电路途中会出现NMOS和PMOS管，因为不是中文那么直接，都说管压降之类的，但其实它的导通很重要以及区别，关系到你点亮电子元件》

参考：

1.https://blog.csdn.net/lg2lh/article/details/9124855

2.http://www.52rd.com/bbs/Archive_Thread.asp?SID=108410&TID=2

3.https://blog.csdn.net/phenixyf/article/details/45741959

 

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

 

 

PMOS:

 

 

 

 

NMOS:

 

 

 

 

NMOS是栅极高电平（|VGS| > Vt）导通,低电平断开,可用来控制与地之间的导通。 PMOS是栅极低电平（|VGS| > Vt）导通,高电平断开,可用来控制与电源之间的导通。

 

NMOS因Source端一般接地（低电位），所以要让|VGS| > Vt, 则Gate端一般要接正电压，这样管子才能导通；

 

PMOS因Source端一般接VDD（高电平），所以要让|VGS|>Vt,则Gate端一般要接负电压（低与VDD的电压），这样管子才能导通。