PMOSFET, bekannt als Positive Channel Metal Oxide Semiconductor, ist eine spezielle Art von MOSFET. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Erläuterung der PMOSFETs:
I. Grundaufbau und Funktionsprinzip
1. Grundstruktur
PMOSFETs haben n-Typ-Substrate und p-Kanäle und ihre Struktur besteht hauptsächlich aus einem Gate (G), einer Source (S) und einem Drain (D). Auf dem n-Typ-Siliziumsubstrat gibt es zwei P+-Bereiche, die jeweils als Source und Drain dienen und über den p-Kanal miteinander verbunden sind. Das Gate befindet sich über dem Kanal und ist durch eine Metalloxid-Isolierschicht vom Kanal isoliert.
2. Funktionsprinzipien
PMOSFETs funktionieren ähnlich wie NMOSFETs, jedoch mit dem entgegengesetzten Trägertyp. In einem PMOSFET sind die Hauptträger Löcher. Wenn eine negative Spannung an das Gate in Bezug auf die Source angelegt wird, bildet sich auf der Oberfläche des n-Typ-Siliziums unter dem Gate eine inverse Schicht vom p-Typ, die als Graben dient, der Source und Drain verbindet. Eine Änderung der Gate-Spannung verändert die Dichte der Löcher im Kanal und steuert dadurch die Leitfähigkeit des Kanals. Wenn die Gate-Spannung niedrig genug ist, erreicht die Lochdichte im Kanal einen ausreichend hohen Wert, um eine Leitung zwischen Source und Drain zu ermöglichen; umgekehrt bricht der Kanal ab.
II. Eigenschaften und Anwendungen
1. Eigenschaften
Geringe Mobilität: P-Kanal-MOS-Transistoren haben eine relativ geringe Lochmobilität, sodass die Transkonduktanz von PMOS-Transistoren bei gleicher Geometrie und Betriebsspannung kleiner ist als die von NMOS-Transistoren.
Geeignet für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und niedriger Frequenz: Aufgrund der geringeren Mobilität eignen sich integrierte PMOS-Schaltkreise besser für Anwendungen in Bereichen mit niedriger Geschwindigkeit und niedriger Frequenz.
Leitungsbedingungen: Die Leitungsbedingungen von PMOSFETs sind entgegengesetzt zu denen von NMOSFETs und erfordern eine Gate-Spannung, die niedriger als die Source-Spannung ist.
- Anwendungen
High-Side-Schalten: PMOSFETs werden typischerweise in High-Side-Schaltkonfigurationen verwendet, bei denen die Source mit der positiven Versorgung und der Drain mit dem positiven Ende der Last verbunden ist. Wenn der PMOSFET leitet, verbindet er das positive Ende der Last mit der positiven Versorgung, sodass Strom durch die Last fließen kann. Diese Konfiguration ist in Bereichen wie Energiemanagement und Motorantrieben sehr verbreitet.
Verpolungsschutzschaltungen: PMOSFETs können auch in Verpolungsschutzschaltungen verwendet werden, um Schäden an der Schaltung durch umgekehrte Stromversorgung oder Laststromrückfluss zu verhindern.
III. Design und Überlegungen
1. GATE-SPANNUNGSSTEUERUNG
Beim Entwurf von PMOSFET-Schaltkreisen ist eine präzise Steuerung der Gate-Spannung erforderlich, um einen ordnungsgemäßen Betrieb sicherzustellen. Da die Leitungsbedingungen von PMOSFETs denen von NMOSFETs entgegengesetzt sind, muss auf die Polarität und Größe der Gate-Spannung geachtet werden.
2. Verbindung laden
Beim Anschließen der Last muss auf die Polarität der Last geachtet werden, um sicherzustellen, dass der Strom korrekt durch den PMOSFET fließt, und auf die Auswirkungen der Last auf die Leistung des PMOSFET, wie z. B. Spannungsabfall, Stromverbrauch usw. , muss ebenfalls berücksichtigt werden.
3. Temperaturstabilität
Die Leistung von PMOSFETs wird stark von der Temperatur beeinflusst, daher muss der Einfluss der Temperatur auf die Leistung von PMOSFETs beim Schaltkreisentwurf berücksichtigt werden und es müssen entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, um die Temperaturstabilität der Schaltkreise zu verbessern.
4. Schutzschaltungen
Um zu verhindern, dass PMOSFETs während des Betriebs durch Überstrom und Überspannung beschädigt werden, müssen Schutzschaltungen wie Überstromschutz und Überspannungsschutz in die Schaltung eingebaut werden. Diese Schutzschaltungen können den PMOSFET wirksam schützen und seine Lebensdauer verlängern.
Zusammenfassend handelt es sich bei PMOSFET um einen MOSFET-Typ mit besonderer Struktur und besonderem Funktionsprinzip. Aufgrund seiner geringen Mobilität und Eignung für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und niedriger Frequenz ist es in bestimmten Bereichen vielseitig einsetzbar. Beim Entwurf von PMOSFET-Schaltkreisen muss auf die Steuerung der Gate-Spannung, die Lastanschlüsse, die Temperaturstabilität und die Schutzschaltungen geachtet werden, um einen ordnungsgemäßen Betrieb und die Zuverlässigkeit der Schaltung sicherzustellen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. September 2024
