三极管是流控型元件，MOS管是压控型元件。

我们常见的NMOS、PMOS是绝缘栅型场效应管。

MOS 管的使用场景：

• 作为开关，这是MOS管99.9%的应用场景。利用开关的特性，可拓展用于防反接电路、电源切换电路等。

• 在模拟电路中，可用于放大、恒流源、可变电阻、阻抗变换等。但是基本上用不到，最多用个恒流源。

场效应管只有多子参与导电，NMOS是电子，PMOS是空穴。

MOS 管的电流方向能反吗，体二极管能过多大的电流。

MOS管符号

NMOS 符号：

PMOS 符号：

• NMOS 和 PMOS 很好区分，“屁是往外放的”，箭头向外的就是 PMOS。

• 区分 S 和 D ：横着有3根线，和中间那根线连在一起的是栅极 S

• 寄生二极管的方向：看中间那个箭头的方向。

作为开关使用的时候，根据二极管的方向，反着接就行了，正着接就失去了开关作用。

NMOS 工作原理

注意，阴影部分不全是SiO2，下面方向反过来的是耗尽层。

衬底 B 和栅极 S 连接，几乎100%的 MOS 芯片这样接。

NMOS 管由两个高掺杂的 N 型半导体和一个低掺杂的 P 型半导体组成，因此形成了两个 PN 结。

NMOS管工作原理：

（一）不施加电压时

漏极和源极之间相当于有两个背向的二极管，不存在导电通道，即使漏源之间添加电压，也不会产生漏极电流$i_D$。

（二）$U_{DS}=0,\;U_{GS}>0$

栅极上的正电荷，排斥空穴，吸引电子，形成耗尽层。

当$U_{GS}$继续增大，耗尽层变宽，同时将衬底的电子吸了上去，形成了反型层，即 DS 之间形成导电沟道。

使导电沟道刚刚形成的栅源电压称为开启电压$U_{(GS)th}$

栅源电压$U_{GS}$越大，反型层越宽，导电沟道电阻越小。

（三）$U_{GS}>U_{(GS)th},\;U_{DS}>0$

在漏-源之间加上正向电压，则会产生漏极电流。

（1）当$U_{DS}$较小时，沟道厚度均匀，增大会使漏极电流线性增大。

（2）当$U_{DS}$增加时，靠近漏极的沟道会变窄。

导电沟道的厚度是由$U_{GS}$决定的，因此，某个点的厚度取决于栅极和该点位之间的有效电压差 $U$，设该点的电压为$U(x)$，则$U = U_{GS} - U(x)$，越靠近漏极，$U$越小，导电沟道越窄。

在漏极附近的点$U(x)\approx U_{DS}$，当$U_{DS}=U_{GS}-U_{(GS)th}$时，$U=U_{GS}-(U_{GS}-U_{(GS)th})=U_{(GS)th}$，此时达到了沟道关闭的临界点，称为预夹断。此时的$U_{DS}$为夹断电压$U_{GS(off)}$。

（3）如图（c）所示，当$U_{DS}$继续增大，夹断区随之变长，此时导电沟道不存在了，但这并不意味着没有电流了。

在外电场的作用下，自由电子通过漂移运动到达漏极，仍然能形成电流。

此时$i_D$几乎不因$U_{DS}$的增大而变化，因为电流是单位时间内通过导体某一截面的电荷量：

• $U_{DS}$决定着电子的速度，控制着实际的电流大小。但电子的漂移速度是有极限的，电场强度即使再大，它也只能这么快。

• 注入沟道入口处的电子数量是由$U_{GS}$控制的，决定着电荷量的上限。电荷就这么多，$U_{DS}$再大，在单位时间内也只能搬运这么多。

NMOS 特性曲线

• 夹断区（$U_{GS}<U_{(GS)th}$）：不导通，无漏极电流。

• 可变电阻区（$U_{GS}>U_{(GS)th},\;0<U_{DS}<U_{GS}-U_{(GS)th}$）：推导很复杂，记住这个结论就行了。

• 恒流区（饱和区）（$U_{GS}>U_{(GS)th},\;U_{DS}>U_{GS}-U_{(GS)th}$）：$i_D$几乎不因$U_{DS}$的增大而变化。

PMOS

空穴，是个虚拟的概念，是为了更好的理解，实际上还是电子在空穴间的移动，空穴本身不会动。

PMOS 由两个高掺杂的 P 型半导体和一个低掺杂的 N 型半导体组成，同样将衬底 B 和源极 S 连接。

PMOS 管和 NMOS 管工作原理类似，他们的逻辑行为是相反的。

PMOS特性曲线：

（1）截止区

和 NMOS 完全反过来，$U_{GS}<0$

（2）可变电阻区

$U_{GS(th)}<0$，当$U_{GS}<U_{GS(th)}$时导通。

（3）恒流区（饱和区）

和 NMOS 一样，靠近源极的点的点位高，和栅极之间的有效电压小。

主要参数

直流参数：

• 开启电压$U_{GS(th)}$

• 夹断电压$U_{GS(off)}$

• 直流输入电阻$R_{GS(DC)}$

• 饱和漏极电流$I_{DSS}$

交流参数：

• 极间电容

• 低频跨导

极限参数：

• 击穿电压 $U_{(BR)DS}$：

• 最大漏极电流 $I_{DM}$：

选 NMOS 还是 PMOS 呢？

由于寄生二极管的存在，二极管反向恢复需要时间，选择MOS管时候，必须考虑频率。

应用电路

作为开关的时候，要保证MOS管能完全导通。

NMOS 防反接电路