Was bedeutet PMOS?
Der PMOS-Transistor (P-Kanal-Metalloxid-Halbleiter) ist eine Art Feldeffekttransistor (FET), der häufig in elektronischen Schaltungen verwendet wird.
PMOS-Symbol
Das PMOS-Symbol ist ein Kreis mit einem nach innen zeigenden Pfeil. Der Kreis steht für das p-Typ-Substrat und der Pfeil im Inneren zeigt die Richtung der Majoritätsladungsträger, bei denen es sich um Löcher handelt.
Die Anschlüsse sind mit „G” für Gate, „D” für Drain und „S” für Source gekennzeichnet. Sowohl der Drain- als auch der Source-Anschluss sind p-dotierte Bereiche. Der Gate-Anschluss ist eine Metallelektrode, die durch eine dünne Oxidschicht vom Substrat getrennt ist. Durch Anlegen einer Spannung an das Gate entsteht ein elektrisches Feld in der Oxidschicht, das den Fluss der Majoritätsträger zwischen Drain und Source steuert.
Wie funktioniert ein PMOS-Transistor?
Ein PMOS-Transistor funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein NMOS-Transistor, jedoch mit einem anderen Dotierungsprofil.
Bei einem PMOS-Transistor besteht das Substrat aus n-Typ-Silizium, während die Source- und Drain-Bereiche aus p-Typ-Silizium bestehen. Das Gate ist durch eine Oxidschicht (in der Regel Siliziumdioxid) vom Substrat getrennt und an eine positive Spannungsversorgung angeschlossen. Wenn eine negative Spannung an das Gate angelegt wird, bildet sich zwischen den p-Typ-Source- und Drain-Bereichen ein Verarmungsbereich, der den Stromfluss verhindert.
Wenn jedoch eine positive Spannung an das Gate angelegt wird, zieht es Löcher (die Majoritätsladungsträger in p-Typ-Silizium) an die Grenzfläche zwischen Source- und Drain-Bereich und schafft so einen leitfähigen Kanal für den Stromfluss. Der Kanalwiderstand ist proportional zur Gate-Source-Spannung (VGS), sodass mit zunehmender VGS der Kanalwiderstand abnimmt und mehr Strom fließen kann.
Wenn die VGS eine bestimmte Schwellenspannung (VTP) überschreitet, wird der Kanal vollständig verarmt und der Transistor tritt in den Sättigungsbereich ein, in dem der Drain-Strom nahezu unabhängig von der Drain-Source-Spannung (VDS) ist. Im Triodenbereich, in dem VDS klein ist, verhält sich der Transistor wie ein variabler Widerstand, dessen Widerstand proportional zu VGS ist.
PMOS-Transistoren werden häufig in komplementären Metalloxid-Halbleiter-Schaltungen (CMOS) verwendet, wo sie mit NMOS-Transistoren gepaart werden, um Logikgatter und andere digitale Schaltungen zu bilden.
PMOS vs. NMOS
| PMOS | NMOS | |
|---|---|---|
| Symbol | Circle with an arrow pointing inward | Circle with an arrow pointing outward |
| Substrate | p-type | n-type |
| Majority carrier | Holes | Electrons |
| Gate voltage polarity | Negative | Positive |
| Electric field direction in oxide layer | Towards the substrate | Away from the substrate |
| Threshold voltage | Positive | Negative |
| Switching speed | Slow | Fast |
| Power consumption | Low in steady state | High in steady state |
| Applications | Low-power circuits | High-performance circuits |
