场效应管P-MOS N-MOS

本文介绍了PMOS和NMOS晶体管的工作原理及应用。NMOS在栅极高电平时导通,PMOS则相反,在低电平时导通。文章还详细分析了增强型PMOS的工作特性曲线,并讨论了其在特定电源电压下的适用性。

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PMOS:

 

NMOS:

NMOS是栅极高电平(VGS > Vt)导通,低电平断开,可用来控制与地之间的导通。
PMOS是栅极低电平(VGS < Vt)导通,高电平断开,可用来控制与电源之间的导通。
G:栅极,S源极,D漏极(类比:三极管:b基极,e发射极,c集电极)



 PMOS的特性是当Vgs的值小于一定的值时管子就会导通,适合源极接VCC的情况。下面是增强型PMOS工作特性曲线:

   

  由图可知,Vgs越大,允许的漏极电流越大。管子工作包含四个区:可变电阻区,恒流区,击穿区,截止区,如下图所示:

  

其中恒流区又叫做饱和区,管子正常工作就在这个区。有两个图可知,当Vgs的绝对值高于4V时管子截止,低于这个值时管子导通。IRF9540N的这个门限值导通值在-2~-4之间,Vgs只有高于4V管子才能截止。但是我做的系统中电源电压在4V以下,所以这个管子其实是不能用的。


 KUI 20170520



### P-MOS管与N-MOS管的区别及工作原理 #### 工作原理概述 MOS管是一种场效应晶体管,其通过栅极电压控制源极和漏极之间的导通状态。根据载流子类型的不同,MOS管分为两种基本类型:N沟道MOS管(N-MOS)和P沟道MOS管(P-MOS)。两者的区别主要体现在载流子种类、导通条件以及应用场景等方面。 #### 载流子差异 - **N-MOS管**利用电子作为多数载流子,在栅极施加正向偏置电压时形成导电通道[^1]。 - **P-MOS管**则依赖空穴作为多数载流子,当栅极相对于源极施加负向偏置电压时才能实现导通[^1]。 #### 导通条件 - 对于**N-MOS管**,为了使其进入饱和区并正常工作,通常需要在栅极提供高于阈值电压 \(V_{th}\) 的正电压。具体来说,只有当 \(V_{GS} > V_{th}\) 时,N-MOS才会开启[^2]。 - 反之,对于**P-MOS管**,它要求的是低于某一特定绝对值的负电压来激活器件。也就是说,\(V_{GS} < -V_{th}\) 是使P-MOS处于导通状态的关键条件。 #### 应用场景对比 由于它们不同的物理特性和操作需求,这两种类型的MOS管往往适用于不同场合下的电路设计: - **N-MOS管**因其较低的导通电阻特性而被广泛应用于拉低负载或者充当低压侧开关的角色; - **P-MOS管**更适合用于推高负载的情况,比如高压侧开关功能实现中更为常见。 ```python # 示例代码展示如何设置NMOSPMOS的驱动逻辑 def set_mosfet_state(nmos_gate_voltage, pmos_gate_voltage): nmos_threshold = 2.0 # 假设N-MOS的阈值电压为2V pmos_threshold = -2.0 # 假设P-MOS的阈值电压为-2V if nmos_gate_voltage >= nmos_threshold: print("N-MOS is ON.") else: print("N-MOS is OFF.") if pmos_gate_voltage <= pmos_threshold: print("P-MOS is ON.") else: print("P-MOS is OFF.") set_mosfet_state(3.0, -3.0) ``` 以上代码片段演示了基于给定门限判断相应MOSFET的状态切换过程。
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