Что такое NMOS-транзистор?
NMOS-транзистор — это тип полевого транзистора (FET), который работает с использованием отрицательной полярности.
Структура NMOS
Он состоит из трех областей: истока, стока и затвора. Исток — это место, где ток входит, сток — место, где он выходит, а затвор контролирует поток тока. Когда на затвор подается напряжение, он создает электрическое поле, которое влияет на поведение электронов в канале между истоком и стоком. Это может либо усилить, либо ослабить поток тока через транзистор.
Как работает NMOS?
NMOS работает путем управления потоком тока через проводящий канал между выводами истока и стока путем приложения электрического поля к затворному электроду, который отделен от канала тонким изолирующим слоем.
Когда напряжение между затвором и истоком (vGS) равно нулю, и даже если приложено напряжение между стоком и истоком (vDS), PN-переходы между истоком и стоком NMOS-транзистора имеют обратное смещение, и область истощения между ними становится слишком широкой, чтобы поддерживать протекание тока. Поэтому ток между стоком и истоком (iD) незначителен.
Однако, когда vGS положительно, в изолирующем слое SiO2 между затвором и подложкой возникает электрическое поле. Это поле притягивает электроны и отталкивает дырки от подложки вблизи затвора, создавая область истощения. Когда величина vGS увеличивается, больше электронов притягивается к поверхности подложки, образуя канал N-типа, который соединяет выводы истока и стока. Затем канал может поддерживать протекание тока между выводами истока и стока.
Напряжение, при котором канал только начинает формироваться, называется пороговым напряжением (VT). NMOS-транзистор считается транзистором с обогащенным режимом, поскольку для создания проводящего канала требуется, чтобы vGS было больше VT.
Напряжение между стоком и истоком (vDS) влияет на ток, протекающий через канал. По мере увеличения vDS толщина канала вблизи стока уменьшается, а ток увеличивается. Однако, когда vDS достигает значения, равного vGS минус VT, канал сужается до такой степени, что ток больше не увеличивается, и транзистор переходит в режим насыщения.
Таким образом, NMOS-транзистор работает путем создания проводящего канала между выводами истока и стока при подаче положительного напряжения на затвор, что позволяет току протекать между выводами истока и стока. Ток регулируется напряжением, подаваемым на затвор и сток.
NMOS против PMOS
NMOS и PMOS — это металл-оксид-полупроводник, между ними есть некоторые различия:
| NMOS | PMOS | |
|---|---|---|
| Polarity | Negative | Positive |
| Channel type | n-type | p-type |
| Carrier type | Electrons | Majority holes |
| Threshold voltage | Positive | Negative |
| Switching speed | Fast | Slow |
| Cost | Cheap | Expensive |
| Power consumption | High | Low |
| Applications | Logic gates, memory cells, amplifiers | Level shifters, power management circuits, analog circuits |
Применение NMOS
NMOS-транзисторы широко используются в цифровых схемах в качестве переключателей или усилителей. Они также могут быть найдены в микропроцессорах, микросхемах памяти и других электронных устройствах.
