MOS从入门到精通管道
MOS管道从入门到精通(基础)
nmos和pmos导通条件-详解nmos和pmos导电路图及差异-KIA MOS管
NMOS英文全称为N-Metal-Oxide-Semiconductor。 意思是N型金属-氧化物-半导体，我们称之为具有这种结构的晶体管NMOS晶体管。 MOS晶体管有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS由管道组成的集成电路称为MOS集成电路，由NMOS组成的电路是NMOS集成电路，由PMOS管组成的电路是PMOS集成电路，由NMOS和PMOS由两种管道组成的互补性MOS电路，即CMOS电路。
PMOS指n型衬底，p通道，通过空穴流动输送电流MOS管。
P沟道MOS因此，晶体管的空穴迁移率较低MOS晶体管的几何尺寸等于工作电压的绝对值，PMOS晶体管的跨导小于N沟MOS晶体管。此外，P沟道MOS晶体管阈值电压的绝对值一般较高，需要较高的工作电压。其电源的电压大小和极性与双极晶体管-晶体管的逻辑电路不兼容。PMOS由于逻辑摆幅大，充放电过程长，设备跨导小，工作速度低NMOS电路(见N沟金属-氧化物-半导体集成电路)出现后，大部分已经出现了NMOS更换电路。只是，因PMOS电路工艺简单，价格便宜，部分中小型数字控制电路仍采用PMOS电路技术。
在实际项目中，我们基本上使用增强型mos管道分为N沟和P沟。我们常用的是NMOS，由于其导电阻小，易于制造。在MOS从管道原理图可以看出，漏极和源极之间有寄生二极管。这种二极管在驱动感性负载(如电机)时非常重要。顺便说一句，体二极管只是单个的MOS集成电路芯片通常不存在于管道中。
NMOS的特性，Vgs如果大于一定值，则导通，适用于源极接地（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。 PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC情况(高端驱动)。但是，虽然PMOS它可以很容易地用作高端驱动，但由于导通电阻大、价格昂贵、替代品种少，通常用于高端驱动NMOS。
不管是NMOS还是PMOS，导通后有导通电阻，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量称为导通损耗。选择导通电阻小的MOS管道会减少导通损失。现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右，也有几毫欧。 MOS导通和截止时间一定不能在瞬间完成。MOS两端电压下降，流过的电流上升，MOS管道损失是电压和电流的乘积，称为开关损失。通常，开关损失远大于导通损失，开关频率越高，损失越大。 瞬时电压和电流的乘积很大，造成的损失也很大。缩短开关时间可以减少每次导通时的损失；减少开关频率可以减少单位时间内的开关次数。这两种方法都可以减少开关损失。
与双极性晶体管相比，一般认为使用MOS只要管道不需要电流，只要GS只要电压高于一定值。这很容易做到，但我们仍然需要速度。 在MOS在管的结构中可以看到，GS，GD寄生电容器之间存在，MOS管道的驱动实际上是对电容器的充放电。电容器的充电需要一个电流，因为电容器的充电瞬间可以看作是短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管道驱动时首先要注意的是瞬时短路电流的大小。
二是高端驱动一般用于高端驱动NMOS，栅极电压大于源极电压。而高端驱动MOS管道导通时源极电压和漏极电压（VCC）因此，此时栅极电压相同VCC大4V或10V。如果在同一个系统中，要得到比较VCC大电压需要一个特殊的升压电路。许多电机驱动器集成了电荷泵，应注意选择合适的外部电容，以获得足够的短路电流驱动MOS管。
MOS与NMOS两种增强型场效应管的开关电路作了详细的介绍， 还提到了一种广为流传的说法:相对于NMOS管，PMOS管道的沟通电阻更大，速度更慢，成本更高。让我们从头开始！
对NMOS管道开关电路的使用场合一定很珍贵，几乎所有的开关电源拓扑都倾向于使用NMOS管（而不是PMOS管)，如正激、反激、推挽、半桥、全桥等拓扑，NMOS管的应用电路案例真心不要太多。
看看国际整流器MOS如下图所示：
除两圈外，标注的内容是PMOS管外，其它都是NMOS管，并且NMOS在电压等级上比较管道PMOS管道要细分得多，可以从侧面说明NMOS管道应用场合比PMOS要大得多(因为应用多，需求多，型号多)，如果你粗略统计一下PMOS与NMOS型号的数量，NMOS管道绝对独占鳌头。
有人说：应该是PMOS管道使用时控制电路过于复杂NMOS管道驱动比较，PMOS还需要额外的三极管，成本太高。继续往下看。如果读者对电子技术足够感兴趣，好奇心总是不寻常，他们应该处理降压型BUCK如果对单片开关电源电路有一定的了解，自然会遇到如下图所示的电路:
这是最常用的BUCK拓扑降压芯片的典型应用电路，但部分降压芯片的应用电路略有不同，如下图所示：
与LM2596S芯片多了一个BOOST（BST）引脚一般在这个引脚和SW为什么之间串一个小电容？
有经验的读者可能会说：该芯片采用同步整流方案（关于同步整流的参考文章开关电源（1）BUCK简单来说，变换器就是用MOS为了减少损失，提高转换效率，用管道代替续流二极管）NMOS管道配合工作，需要自升压电路，因此需要外部电容。芯片开关管结构如下图所示：
但同步整流方案和使用NMOS管作为开关管之间没有因果关系，换言之，就算是异步整流方案，芯片也会偏向于使用NMOS管道，如下图所示：
LM25011是异步整流方案，芯片内部开关管结构如下图所示：
总之，如果内部开关管使用场效应管，大部分是NMOS管，而PMOS管用着少。
文章《开关电源(1)BUCK变换器详细介绍了降压型BUCK开关电源拓扑，模拟如下图所示：
用PMOS管道实现开关切换功能的电路是多么简单
同样的现象也存在BOOST在变换器芯片中，BOOST典型的单片升压芯片应用电路如下图所示：
同样，一些升压芯片也增加了一个BOOST/BST如下图所示：
在这里，我想解释一下：上图中芯片的外围连接PMOS管道不必要，因为BOOST由于其自身的特点，拓扑不能关闭芯片的输出（输出电压略小于输入电压）BUCK拓扑是不同的。如果需要完全关闭电压输出，必须添加额外的一个PMOS本文介绍了管开关电路。PMOS管电源开关控制电路。
芯片内部开关管的结构如下图所示：
当然，异步整流升压芯片整流升压芯片BST引脚了，因为NMOS管道已经是理想的结构，我们在文章《开关电源(2)》中BOOST也用于变换器NMOS如下图所示：
前面提到的，PMOS管的导通电阻比NMOS如下图所示：
在相同的工艺、耐压等条件下，NMOS导通电阻为0.036W（W欧姆的意思是，形状像符号Ω），而PMOS导通电阻要大得多，其值为0.117Ω，当然，这是不可能的PMOS管道的导电阻比NMOS但事实上，在相同的工艺和尺寸面积条件下，需要大量的直接证据，PMOS管道的导通电阻确实比NMOS管要大，这样PMOS开关管的导通损耗比NMOS要大。
将PMOS管道应用场合较少的原因是P沟导通电阻较大似乎是一个理想的答案，但我们不禁要问：为什么PMOS管道的导电阻比NMOS要大呢？这主要是源自于导通沟道在一个特性方面的差别：电子迁移率（Electron mobility）。
我们在文章《二极管》中解释PNP型半导体和N型半导体的型半导体的起源，P型半导体是将3价元素(如硼元素)混入本征半导体中，其结构如下图所示:
杂质越多，大多数载流子空穴就越多，P型半导体的导电性似乎会更好。
相应的，N型半导体是将5价元素(如磷元素)掺入本征半导体(纯无掺杂)，其结构如下图所示:
同样的，在合理范围内掺入的杂质越多，则多数载流子电子就更多，N型半导体的导电性也因此似乎将会变得更好，而PMOS管或NMOS管的导通沟道就是P型或N型，这看起来两者没有太大的区别，只要控制掺入杂质的数量，就可以控制掺杂半导体的导电性，但实际上并非这么回事！因为半导体的导电性不仅与载流子（电子或空穴）浓度有关，还与载流子的迁移率（速度）有关。
我们从初中物理学就知道，导体之所以容易导电，是因为自由电子比较多，而绝缘体很难导电是因为自由电子比较少，半导体中的导电性也是类似的。
NMOS管是导电沟道是N型半导体，其多数载流子是电子，当半导体外部施加电场时，载流子电子将按下图所示的迁移：
载流子电子在由A点到F点的运动过程中，不断地与晶格原子或杂质离子发生碰撞，因此运动轨迹不是直线的，只有一个平均的迁移方向（细节可自行参考相关文档），但有一点需要注意的是：载流子电子在迁移过程中不会进入共价键中，总是在图所示的“空档”移动，这些地方没有共价键位置的束缚力，因此载流子电子的迁移率（速度）比较高。
在《半导体物理学》中，我们把自由电子存在的空间叫做导带，而把共价键所在的空间叫做价带，很明显，价带中有来自晶格原子（如硅、锗）或杂质离子（如硼、磷）的束缚力，因此价带（共价键）中的电子要跑出来就必须具备一定的能量（如光或热），而电子在导带中则不需要。
PMOS管是导电沟道是P型半导体，其多数载流子是空穴，当半导体外部施加电场时，载流子空穴将按下图所示的迁移：
空穴移动可以看作是电子的反向移动，每一次空穴移动时，都可以看成是电子从导带中跳入到价带中（填充某个空穴），再从价带中跳出来往相邻的价带中移动，很明显，空穴迁移的速度是不如电子迁移速度的，因为电子一旦跳进价带（共价键）中，就会受到共价键的束缚力，需要更多的能量激发才能跳出来。
你可以将这种迁移方式比作游泳，NMOS管相当于在水里游泳，而PMOS管相当于在油水相间的泳道中游泳，很明显，在相同的条件下，在水里游泳的速度会更快一些，如下图所示：
电子与空穴迁移率的差别表现之一在场效应管的开关速度上，我们在文章《逻辑门》中已经介绍过，CMOS反相器是由一个PMOS管与NMOS管来完成的，如下图所示：
当输入A=0时，输出Y=1，当输入A=1时，输出Y=0，由于PMOS管（上侧带圈圈的）的空穴迁移率比NMOS管的电子迁移率要小，因此，在相同的尺寸条件下，输出Y的上升速率比下降速率要慢，这样带来的结果是：开关损耗相应会比NMOS管大一些（关于“开关损耗”可参考文章【开关电源（1）之BUCK变换器】）。
当然，你可以做一个与NMOS管驱动能力相同的PMOS管，但需要的器件面积可能是NMOS管的2～3倍，这就是钱呐，而且器件面积会影响导通电阻、输入输出电容，而这些参数会影响电路的延迟。
同样，在相同的尺寸条件下，PMOS管沟道导通电阻比NMOS要大一些，这样开关导通损耗相应也会比NMOS管要大一些
正是因为迁移率的差别才有速度与沟道导通电阻的差别，才导致PMOS管的应用范围受到限制，这样PMOS的市场用量必然不如NMOS管，从工艺上来讲，PMOS管与NMOS管的制造并无多大不同，但市场经济的杠杆总是无处不在的，所以PMOS管比NMOS管贵很大一部分也是由市场决定的（材料成本低并不总意味着价格低），而不能简单地认为：因为PMOS管与NMOS管贵，所以应用场合少。