PMOS和NMOS
关键的外卖
积极的开始切换元素和过渡到办公室。
NMOS及其增长的早期制造困难。
CMOS如何利用优势的PMOS和NMOS优越的开关装置。
CMOS技术在图像传感器(如上所示)的终结PMOS和NMOS二分法经过几十年的改进
PMOS和NMOS场效应晶体管技术:哪个更好?一次,提供制造优势。他们都还是看个人使用。然而,这是他们的组合输出性能大大改善了电力电子在过去几十年。
场效应晶体管的开关是机器
为了更好地理解错综复杂的PMOS和NMOS场效应晶体管,值得描述的是底层共享MOSFET理论。直到1970年代,主要活跃在电子开关装置双极结型晶体管(是)。与场效应晶体管相比,电流是与电子和电子空穴(没有一个电子在空间可以被一个电子)。
当时的发明,是一个更简单的设备制造:它建立在二极管的理论和实际上可以看作是两个背靠背的二极管共享一个p-silicon(正面或hole-rich)掺杂区域NPN型是机器或一个n-silicon(消极或负电子)掺杂区域PNP型是机器。不幸的是,这种当时缓解现代制造业重要的缺点相对于mosfet:小型化、困难无法孤立少数和多数运营商,和更大的能耗。
远远,大部分活跃元素切换电路现在mosfet(尤其是CMOS,但更多一点)由于其优越的性能在范围广泛的应用程序。与以下是交替掺杂区域的不同,MOSFET使用n -或p-wells(分别为NMOS和PMOS)上的衬底的掺杂是丰富的相反电荷载体的井。衬底上方,聚硅酸盐或金属门坐落在一个氧化层,它提供了一个MOSFET的控制机制:通过驱动栅电压特别高或低阈值,源和之间的特定的场效应晶体管风格可以进行排水终端使用其多数电荷载体。相比的pn结冶金材料(因此一个静态属性操作期间),MOSFET的导通磁场诱导,允许更大程度的控制以及减少电力需求。
场效电晶体可生产性和性能
早期的优势是将MOSFET,但PMOS的技术首先在1970年代取得进展。pmo制造是更早期的MOSFET制造复杂,甚至在这一点上它提供了显著的好处是机器生产:
- 因为场效电晶体压控电流控制,而是他们不需要静态电流控制终端。这意味着更少的电力消耗和更少的热量消散。
- MOSFET可以占领一个数量级小于是机器。
- 生产过程更简单,单步掺杂而不是四个。
尽管一些初始缺陷,如需要很大的负电压门早在PMOS制造业和缓慢的切换速度由于大型门的功放,该行业将迅速改进生产方法在这两方面来提高效率。
是值得的简单题外话,讨论区分MOSFET操作模式的另一个方面:
- 增强模式场效应管是活跃的时栅电压源电压(NMOS)超过或subceeds源电压(pmo)。在零门电压,这些设备了。
- 耗尽型mosfet是相反的——在一个特定的电压阈值,办公室的门关掉门电压时把以上电压源和NMOS盖茨关闭时门电压源电压以下。如果阈值电压并没有满足,这些设备保持活跃。
pmo仍然遭受一些更严重的操作问题,即需要多个开关电源高压要求增强模式以及大功率画(进一步加剧了高低过渡态速度慢)。此外,pmo的固有特性——洞作为电荷载体——比电子的流动性较低。由于这些原因,研究和开发将合并成NMOS捏造。NMOS立即有利是因为增强模式操作,消除需要一个负电压供应。然而,类似的,相反PMOS NMOS遭受低过渡态速度缓慢;不像办公室,耗尽型NMOS可以运行一个电源与改进的低转换速度和更好的接口逻辑家庭像二极管晶体管逻辑(迪泰)和晶体管—晶体管逻辑(TTL)。
为什么PMOS和NMOS不是一个选择吗
这是故事的结局吗?不——NMOS和PMOS包含两个关键缺陷:
(即晶体管功能被动元素。上拉和下拉电阻网络)要求恒功率画保持活跃,大大增加能耗。
不对称逻辑输入晶体管更容易受到噪声小。
PMOS和NMOS交替的优点和缺点,他们的组合——被称为互补金属氧化物半导体(CMOS)——是现代数字电子技术的基础。加入了mosfet以这种方式意味着一个总是进行,一个总是;因为以前时期活跃的元素可以函数场效应晶体管关闭,CMOS只发生在开关功率损耗。此外,这个开关时间大大减少,再低或高低过渡时间的问题由相反的场效应晶体管在每个配对。
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PMOS和NMOS逻辑家庭的赢家辩论是一种响亮的“都”的CMOS技术,它将每个而方便地补偿个人的优势劣势。CMOS电子产品无处不在的优越的大小、力量,和热特性,但仍有病例(如高速电路)交替活跃的元素在哪里更适合性能。开发团队可以受益于节奏的套件PCB设计和分析软件工具模拟和模型生产为获得最佳的设计。强大和易于使用OrCAD PCB设计者,甚至复杂的董事会可以在记录时间与DFM的原则制定。
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