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MOS管根據(jù)導(dǎo)電性質(zhì)不同可分為NMOS和PMOS兩種。NMOS和PMOS的結(jié)構(gòu)相似，都是由n型和p型半導(dǎo)體夾雜著一層氧化膜構(gòu)成的。不同之處在于，NMOS的氧化膜上覆蓋著一層金屬，通常是鎢或銅，而PMOS則覆蓋著一層氮化硅或氧化鋁等絕緣材料。

NMOS和PMOS的特性區(qū)別

NMOS的導(dǎo)通電阻小，通常用于低電壓、大電流的場(chǎng)合，例如電源開關(guān)和放大器等；而PMOS的阻斷電壓高，通常用于高電壓、小電流的場(chǎng)合，例如場(chǎng)效應(yīng)晶體管和電源控制器等。

如何快速區(qū)分nmos和pmos

1.通過(guò)外觀區(qū)分

NMOS和PMOS的外觀有時(shí)可以通過(guò)肉眼觀察來(lái)區(qū)分。通常情況下，NMOS的管芯顏色較深，呈灰色或黑色，而PMOS的管芯顏色較淺，呈淡黃色或淡藍(lán)色。

2.通過(guò)標(biāo)識(shí)區(qū)分

NMOS和PMOS的標(biāo)識(shí)也可以用來(lái)區(qū)分它們。通常情況下，NMOS的標(biāo)識(shí)為“N”，而PMOS的標(biāo)識(shí)為“P”。

3.通過(guò)電路特性區(qū)分

在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過(guò)電路特性來(lái)區(qū)分NMOS和PMOS。通常情況下，NMOS的導(dǎo)通電阻小，可以在低電壓、大電流的場(chǎng)合使用；而PMOS的阻斷電壓高，可以在高電壓、小電流的場(chǎng)合使用。

nmos和pmos區(qū)別

PMOS和NMOS的源漏方位相反，NMOS的漏端drain在上面，PMOS的源端source在上面，之所以這么做是借助方位來(lái)表明電位的高低。NMOS的漏端drain和PMOS的源端source的電壓都比柵端gate電壓高，所以這么標(biāo)注獲得一個(gè)“visualaid”。電流方向是一致的，如果采用箭頭表示電流方向，都是從上到下的。

如果是四端口畫法，箭頭的方向就不是電流方向，而是襯底和溝道之間的PN結(jié)方向，和二極管一樣，都是從P端指到N端。

NMOS是N型溝道，P型襯底，襯底接最低電位，PMOS是P型溝道，N型襯底接最高電位。這樣是為了源漏端和襯底形成P-N結(jié)反偏，不然電流從源漏端直接正向?qū)ǖ降亍舸┱f(shuō)的也是這個(gè)P-N結(jié)反向擊穿。因?yàn)闇系篮鸵r底的材料不同，所以柵壓變化才會(huì)有耗盡層-反型層形成的說(shuō)法。

NMOS的溝道材料是N型，而襯底材料是P型，所以柵極需要加正電壓，才能排斥P型襯底里的空穴，吸引電子聚集在溝道的下方，和柵極的金屬板構(gòu)成柵電容。電容的介質(zhì)材料是SiO2。PMOS的溝道材料是P型，而襯底材料是N型，要想在N型材料里吸引空穴的話，自然柵極應(yīng)該加負(fù)電壓。和NMOS柵極正電壓越大，溝道的導(dǎo)電能力越強(qiáng)一樣，PMOS是柵極電壓負(fù)向越大，溝道導(dǎo)電能力越強(qiáng)。

nmos pmos工作條件不同

溝道形成條件

現(xiàn)在來(lái)看一下工作條件，NMOS，VGS>VthV_{GS}>V_{th}和VDS>VGS?VthV_{DS}>V_{GS}-V_{th}，前者是用來(lái)保證導(dǎo)電溝道的形成，疊加后者的條件就是飽和狀態(tài)。導(dǎo)通條件到PMOS這，是以柵端電壓對(duì)比襯底電壓VDDV_{DD}較小為好，這樣空穴就會(huì)被吸附到表面形成溝道，所以可以看出閾值電壓VthV_{th}為負(fù)值。這和NMOS的VthV_{th}的正值恰相反，注意這里不涉及增強(qiáng)型還是耗盡型管子的區(qū)分。考慮襯底和源端相連，導(dǎo)通條件是VGS<VthV_{GS}<V_{th}，如果用絕對(duì)值表示|VGS|>|Vth||V_{GS}|>|V_{th}|。電流的流動(dòng)從方位上和NMOS沒(méi)有區(qū)別，都是從上方流到下方。

飽和條件

飽和區(qū)的條件類比較為麻煩，因?yàn)轱柡蛥^(qū)形成的微觀機(jī)理稍微復(fù)雜一點(diǎn)。首先我們要弄清，為什么對(duì)于NMOS，當(dāng)VDS>VGS?VthV_{DS}>V_{GS}-V_{th}就有IDI_D飽和呢？當(dāng)滿足了VGS>VthV_{GS}>V_{th}，溝道里從漏端到源端的電壓都是一樣的，可以等效為簡(jiǎn)單的平行板電容器。但是MOS管是個(gè)立體結(jié)構(gòu)，除了平行板的垂直電場(chǎng)，要形成電流還需要水平方向的電場(chǎng)，也就是從漏極到源級(jí)的電場(chǎng)。水平方向的電場(chǎng)NMOS是漏端最高，源端最低，沿著溝道方向電勢(shì)逐漸降低。

溝道處的電勢(shì)由固定的襯底電勢(shì)疊加水平方向的電勢(shì)，就造成了柵平行板電容雖然柵極電壓不變，但襯底邊的電壓不均勻。對(duì)于NMOS來(lái)說(shuō)，需要保證VGS>VthV_{GS}>V_{th}，這里S換成sub(襯底)會(huì)更好理解，VG?Sub>VthV_{G-Sub}>V_{th}，但現(xiàn)在襯底電壓因?yàn)槭┘恿薞DSV_{DS}不再保持均勻相等。靠近漏端這一端的電壓VGDV_{GD}要比VGSV_{GS}小，因?yàn)槁┒穗妷焊摺ｋS著漏端電壓的提升，VGDV_{GD}會(huì)率先小于VthV_{th}，這樣漏端這個(gè)地方就形成了夾斷（pinch-off），但這個(gè)夾斷和VG?Sub<VthV_{G-Sub}<V_{th}時(shí)的截止不一樣，稱為預(yù)夾斷，是通過(guò)VDSV_{DS}破壞了VG?Sub>VthV_{G-Sub}>V_{th}的條件形成的夾斷，且只有漏端一點(diǎn)夾斷了，不是整個(gè)溝道都夾斷了。但是，溝道的預(yù)夾斷正是我們需要的，因?yàn)閵A斷后漏端和柵端就連接起來(lái)的了。

這里其實(shí)是有點(diǎn)問(wèn)題的，因?yàn)榘凑涨懊娴钠骷Ｐ停瑠A斷后VGDV_{GD}是等于VthV_{th}的，繼續(xù)增大VDV_D可以繼續(xù)減小VGDV_{GD}，造成小于VthV_{th}的情況。但這里的假設(shè)是，VGDV_{GD}減小到VthV_{th}的時(shí)候，柵端和漏端連接起來(lái)，這樣無(wú)論VDV_D如何變化，夾斷點(diǎn)都等于VthV_{th}，整個(gè)溝道的水平電壓也就保持不變了。這里不考慮channel-lengthmodulation的情況。夾斷以后，器件模型就類似是diode-connected的電路拓?fù)淞耍瑬哦撕吐┒诉B接，器件始終工作在飽和區(qū)。不過(guò)不同的是，器件里降低VDV_D可以回到線性區(qū)，而在電路里，降低VDV_D回不到線性區(qū)，只能直接進(jìn)入截止區(qū)。

根據(jù)前面的分析，可以知道NMOS進(jìn)入飽和區(qū)的要求是VGD<VthV_{GD}<V_{th}，換成常用的是VDS>VGS?VthV_{DS}>V_{GS}-V_{th}。PMOS因?yàn)闁哦穗妷贺?fù)與襯底端，所以施加VSDV_{SD}后，漏端的電壓最低，且低的柵端電壓高于漏端電壓不超過(guò)閾值電壓了，破壞了柵電壓構(gòu)筑的導(dǎo)通條件，所以有VGD>VthV_{GD}>V_{th}，換算一下，VDS<VGS?VthV_{DS}<V_{GS}-V_{th}。

總結(jié)

對(duì)于NMOS，柵端gate比襯底端substrate高一個(gè)VthV_{th}，才能形成溝道，要破壞這個(gè)溝道，柵端gate比漏端drain高，但不能高于VthV_{th}，才能形成預(yù)夾斷，工作在飽和區(qū)。

VGS>Vth，VGD<VthV_{GS}>V_{th}，V_{GD}<V_{th}，后一個(gè)條件即VDS>VGS?VthV_{DS}>V_{GS}-V_{th}

對(duì)于PMOS，柵端gate比襯底端substrate低過(guò)負(fù)閾值電壓VthV_{th}，才可以吸附空穴，形成反型層，柵端gate比漏端drain低，但不能低過(guò)VthV_{th}，形成溝道破壞條件，才能工作在飽和區(qū)。

VGS<Vth，VGD>VthV_{GS}<V_{th}，V_{GD}>V_{th}，后一個(gè)條件即VDS<VGS?VthV_{DS}<V_{GS}-V_{th}，考慮VthV_{th}是負(fù)值，也可以改為|VGS|>|Vth|，|VDS|>|VGS|?|Vth||V_{GS}|>|V_{th}|，|V_{DS}|>|V_{GS}|-|V_{th}|，這樣和NMOS的條件就有了一定的統(tǒng)一性。

NMOS和PMOS的應(yīng)用領(lǐng)域

NMOS的應(yīng)用領(lǐng)域

NMOS廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路、開關(guān)電源、計(jì)算機(jī)內(nèi)存等領(lǐng)域。在數(shù)字電路中，NMOS常用于設(shè)計(jì)與門、或門、非門等邏輯門電路；在開關(guān)電源中，NMOS常用于設(shè)計(jì)開關(guān)管和調(diào)整管等；在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，NMOS常用于設(shè)計(jì)DRAM和SRAM等存儲(chǔ)器。

PMO的應(yīng)用領(lǐng)域

PMOS主要用于高頻電路、射頻電路、傳感器等領(lǐng)域。在高頻電路中，PMOS常用于設(shè)計(jì)高頻開關(guān)和調(diào)制器等；在射頻電路中，PMOS常用于設(shè)計(jì)射頻開關(guān)和衰減器等；在傳感器領(lǐng)域，PMOS常用于設(shè)計(jì)壓力傳感器、溫度傳感器等。