MOS管是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)(MOS)晶體管，它分為N溝道與P溝道兩大類即NMOS管和PMOS管；

 

PMOS管：

 

P溝道增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管：P溝道硅MOS管在N型硅襯底上有兩個(gè)P+區(qū)，源極和漏極，它們之間不通導(dǎo)，源極上加有足夠的正電壓(柵極接地)時(shí)，柵極下的N型硅表面呈現(xiàn)P型反型層，成為連接源極和漏極的溝道。

 

P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管：N型硅襯底表面不加?xùn)艍壕鸵汛嬖?/span>P型反型層溝道，加上適當(dāng)?shù)钠珘海墒箿系赖碾娮柙龃蠡驕p小。

 

 

NMOS管

 

N溝道增強(qiáng)型MOS管：在一塊摻雜濃度較低的P型硅襯底上，有兩個(gè)高摻雜濃度的N+區(qū)，并且有金屬鋁引出兩個(gè)電極，分別是漏極D和源極S，在漏——源極間的絕緣層上有一個(gè)鋁電極（通常是多晶硅），是柵極G。在襯底上有一個(gè)電極B。

 

 

由MOS管構(gòu)成的集成電路稱為MOS集成電路，由NMOS組成的電路就是NMOS集成電路，由PMOS管組成的電路就是PMOS集成電路，由NMOS和PMOS兩種管子組成的互補(bǔ)MOS電路，即CMOS電路。

 

 

MOS管工作原理如下：

 

PMOS的驅(qū)動(dòng)電路

 

PMOS的工作原理：

 

PMOS是N型硅襯底，其中的多數(shù)載流子是電子，少數(shù)載流子是空穴，源漏區(qū)的摻雜類型是P型，所以，PMOS的工作條件是在柵上相對(duì)于源極施加負(fù)電壓，亦即在PMOS的柵上施加的是負(fù)電荷電子，而在襯底感應(yīng)的是可運(yùn)動(dòng)的正電荷空穴和帶固定正電荷的耗盡層，不考慮二氧化硅中存在的電荷的影響，襯底中感應(yīng)的正電荷數(shù)量就等于PMOS柵上的負(fù)電荷的數(shù)量。當(dāng)達(dá)到強(qiáng)反型時(shí)，在相對(duì)于源端為負(fù)的漏源電壓的作用下，源端的正電荷空穴經(jīng)過導(dǎo)通的P型溝道到達(dá)漏端，形成從源到漏的源漏電流。同樣地，VGS越負(fù)(絕對(duì)值越大)，溝道的導(dǎo)通電阻越小，電流的數(shù)值越大。

導(dǎo)通的PMOS的工作區(qū)域也分為非飽和區(qū)，臨界飽和點(diǎn)和飽和區(qū)。不論NMOS還是PMOS，當(dāng)未形成反型溝道時(shí)，都處于截止區(qū)，

其電壓條件是：

VGS，

VGS>VTP (PMOS)，

值得注意的是，PMOS的VGS和VTP都是負(fù)值。

PMOS集成電路是一種適合在低速、低頻領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的器件。PMOS集成電路采用-24V電壓供電。

MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有很高的輸入阻抗，在電路中便于直接耦合，容易制成規(guī)模大的集成電路 。

 

 

NMOS的工作原理：

NMOS的驅(qū)動(dòng)電路

 

vGS對(duì)iD及溝道的控制作用

 vGS=0 的情況

增強(qiáng)型MOS管的漏極d和源極s之間有兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。當(dāng)柵——源電壓vGS=0時(shí)，即使加上漏——源電壓vDS，而且不論vDS的極性如何，總有一個(gè)PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏——源極間沒有導(dǎo)電溝道，所以這時(shí)漏極電流iD≈0。

vGS>0 的情況

若vGS>0，則柵極和襯底之間的SiO2絕緣層中便產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。電場(chǎng)方向垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向襯底的電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)能排斥空穴而吸引電子。

排斥空穴：使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥，剩下不能移動(dòng)的受主離子(負(fù)離子)，形成耗盡層。吸引電子：將 P型襯底中的電子（少子）被吸引到襯底表面。

 

導(dǎo)電溝道的形成

 

當(dāng)vGS數(shù)值較小，吸引電子的能力不強(qiáng)時(shí)，漏——源極之間仍無導(dǎo)電溝道出現(xiàn)，vGS增加時(shí)，吸引到P襯底表面層的電子就增多，當(dāng)vGS達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，這些電子在柵極附近的P襯底表面便形成一個(gè)N型薄層，且與兩個(gè)N+區(qū)相連通，在漏——源極間形成N型導(dǎo)電溝道，其導(dǎo)電類型與P襯底相反，故又稱為反型層，

 

vGS越大，作用于半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)就越強(qiáng)，吸引到P襯底表面的電子就越多，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。

開始形成溝道時(shí)的柵——源極電壓稱為開啟電壓，用VT表示。

N溝道MOS管在vGS時(shí)，不能形成導(dǎo)電溝道，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。只有當(dāng)vGS≥VT時(shí)，才有溝道形成。這種必須在vGS≥VT時(shí)才能形成導(dǎo)電溝道的MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。溝道形成以后，在漏——源極間加上正向電壓vDS，就有漏極電流產(chǎn)生。