24小時聯系電話:18217114652、13661815404
中文
技術專題
新型PMOS器件注意NMOS的低導通電阻
盡管寬帶隙半導體（如SiC和GaN）在高壓應用（如數據中心和電動汽車）中變得越來越流行，但硅FET并沒有被遺忘。
硅，SiC和GaN中效率與開關頻率的關系。
由于硅FET仍被更廣泛地使用，因此設計人員也要求該技術在更高電壓下也要求更高的效率。為了應對這一挑戰，ROHM Semiconductor最近宣布了其第五代P溝道MOSFET，以提高高端開關應用的性能。
NMOS與PMOS布局
N溝道（NMOS）和P溝道（PMOS）MOSFET之間的區別與ROHM的宣布有關，因為該公司正在努力將N溝道MOSFET的某些優勢帶入這個新的P溝道MOSFET系列。
CMOS技術中的NMOS和PMOS硅布局。
NMOS和PMOS器件的工作原理相同，但是可以將它們視為彼此相反的事物。從硅布局的角度來看，NMOS由兩個負摻雜的n +阱（用于漏極和源極）和正摻雜的p型襯底組成。另一方面，PMOS具有兩個正摻雜的p +型阱和一個負摻雜的n型襯底。
當在柵極電壓的高側使用時，NMOS器件具有更高的效率-在高于所需電壓的輸入電壓下。但是，這可能導致復雜的電路配置?；蛘?，由于PMOS器件可以用低于輸入電壓的柵極電壓驅動，因此可以簡化電路配置并減少設計負載。
不同的布局，不同的操作
布局上的這種差異導致操作上的差異。
為了在NMOS中感應出溝道，設計人員必須在柵極上相對于源極施加非常正的電壓，以在溝道中形成一個反型層，從而允許負電子在漏極和源極之間流動。PMOS需要相反的要求，即在柵極上需要相對于源極的低電平電壓，并允許空穴流過溝道。
這種現象比簡單解釋中所包含的復雜性要大得多。下圖顯示了整個工作區域和偏置要求的更全面視圖。
NMOS與PMOS工作區，偏置點和電流方程式。
除了必須在不同的偏置點下工作之外，NMOS和PMOS器件還具有不同的載流子類型（空穴與電子）。電子具有比空穴高得多的遷移率（高出空穴兩到三倍），這意味著NMOS器件往往具有更高的功率效率，且開關時間更短，R DS（on）值更低。
弱1和0
如果PMOS裝置速度較慢且效率較低，為什么還要使用它們呢？有時，它們是唯一的選擇。在某些應用程序中，NMOS設備不能總是有效地使用。
當用VDD驅動時，NMOS器件通過“弱1”。
由于前面討論的偏置點要求，NMOS器件不太適合用作上拉器件。為了使NMOS導通，VGS必須大于Vt。如果漏極連接到VDD（上拉配置）并以等于VDD的電壓驅動，則其源極只能達到VGS-VT。由于無法通過設備的整個電壓，因此稱為“弱1”。
同樣，PMOS器件會傳遞“弱0”，不適合下拉網絡。
復雜電路
因此，要在上拉應用中成功使用NMOS器件，設計人員必須以高于輸入電壓的電壓電平驅動柵極。當然，這里的問題是，這需要復雜的額外電路，包括DC-DC轉換器來生成額外的電壓。否則，必須接受PMOS的相對低效率。
盡管NMOS將始終具有比PMOS更高的工作效率，但這并不是說PMOS無法改進。這似乎是ROHM的第五代PMOS器件的意圖。
根據ROHM的說法，新一代器件同時具有-40 V和-60 V器件，與傳統產品相比，R DS（on）降低了62％和52％。這些值可以低至5.2毫歐，高至78毫歐。
ROHM的第5代PMOS器件的應用電路。
ROHM聲稱，這些改進是在器件結構中集成優化的結果，同時“采用了一種新的設計來減輕電場集中在柵極溝槽拐角處的電場集中”。這樣，該公司能夠提高可靠性，同時最大程度地降低導通電阻。
升級電源管理和工業交換機
使用效率更高的PMOS器件，設計人員在他們的應用中無需面對NMOS和PMOS器件之間的折衷。ROHM預計，該新系列對于在工業或大型消費類設備中使用風扇電機和電源管理開關或工業開關的設計人員很有用。這可能會擴展到機器人技術，交流系統和工廠自動化。