P型MOS管概述
P型MOS管是指n型衬底、p沟道,靠空穴的流动运送电流的MOS管。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,栅极上加有足够的负电压(源极接地)时,栅极下的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。
P型MOS管的种类
MOSFET共有三个脚,一般为G、D、S,通过G、S间加控制信号时可以改变D、S间的导通和截止。PMOS和NMOS在结构上完全相像,所不同的是衬底和源漏的掺杂类型。简单地说,NMOS是在P型硅的衬底上,通过选择掺杂形成N型的掺杂区,作为NMOS的源漏区;PMOS是在N型硅的衬底上,通过选择掺杂形成P型的掺杂区,作为PMOS的源漏区。两块源漏掺杂区之间的距离称为沟道长度L,而垂直于沟道长度的有效源漏区尺寸称为沟道宽度W。对于这种简单的结构,器件源漏是完全对称的,只有在应用中根据源漏电流的流向才能最后确认具体的源和漏。
P型MOS管原理
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。
P型MOS管型号大全
Part Number |
ID(A) |
BVDSS(v) |
Typical RDS(ON)@60% ID(Ω) |
MAX RDS(ON)@60% ID(Ω) |
ciss |
pF |
|||||
4703A |
-8 |
-30 |
0.019 |
0.024 |
1310 |
23P10A |
-23 |
-100 |
0.078 |
0.95 |
3029 |
35P10A |
-35 |
-100 |
0.042 |
0.055 |
4920 |
8610A |
-35 |
-100 |
0.042 |
0.055 |
6516 |
3415 |
-4 |
-16 |
0.04 |
0.045 |
1450 |
3423 |
-2 |
-20 |
0.076 |
0.092 |
512 |
2301 |
-2.8 |
-20 |
0.105 |
0.120 |
415 |
2305 |
-3.5 |
-20 |
0.045 |
0.055 |
1245 |
3409 |
-2.6 |
-30 |
0.097 |
0.130 |
302 |
3401 |
-4 |
-30 |
0.050 |
0.060 |
954 |
3407 |
-4.1 |
-30 |
0.05 |
0.06 |
700 |
9435 |
-5.3 |
-30 |
0.05 |
0.06 |
840 |
7P03A |
-7.5 |
-30 |
0.018 |
0.02 |
1345 |
4703A |
-8 |
-30 |
0.019 |
0.024 |
1310 |
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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