为什么PMOS导通电阻大?

面包芯语   2023-03-28 09:20:45

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1、不知道有没有朋友发现PMOS比NMOS导通电阻大?


(相关资料图)

如下面这两个型号:

1)SI2301DS/PMOS/SOT-23

2)SI2302DS/NMOS/SOT-23

这两个型号制作工艺差不多,但是明显NMOS比PMOS导通电阻小,导通电阻小流过相同电流时发热量小,因此NMOS最大电流比PMOS要大一些,见上图。那么为什么NMOS的导通电阻小呢?下面详细介绍一下。

2、先来说一下半导体:

1)硅单质

我们都知道硅原子的最外层电子有4个电子,如下图所示,硅原子之间互相共享4个电子,形成了四个共价键,形成一种稳定结构。

2)P(positive)型半导体

把硼等3价元素作为杂质掺入硅单质中,这种混合体就叫P型半导体,硼原子最外层有3个电子,和硅原子混合后,会有“空穴”产生,空穴能够承载电子,这种空穴被称作载流子,因此这种P型半导体是能够导电的。

空穴在电场作用下运动方式:

3)N(negative)型半导体

把磷等5价元素作为杂质掺入硅单质中,这种混合体就叫N型半导体,磷原子最外层有5个电子,和硅原子混合后,会有多余的自由电子剩余,多余的自由电子也被称作载流子,因此这种N型半导体也是能够导电的。

电子在电场作用下运动方式:

3、PMOS比NMOS导通电阻大的原因

电子导电很好理解,但是空穴导电很多人就蒙圈了,我们经常看到的说法是,空穴本身不是粒子不导电,空穴导电的原因是电子的反向移动,其实这么说有些牵强,并不能完全那么等效。N型半导体富含电子,且电子在共价键之外,施加外部电场后电子在电场力的作用下定向移动,电子移动不受共价键束缚。P型半导体富含空穴,电子在P型半导体内部流动时一旦落入空穴中,空穴正好在共价键上,进入空穴的电子如果要脱离空穴,需要摆脱共价键的束缚,必须克服共价键的束缚力做功,因此在P型半导体中电子迁移率低一些,需要施加更强的电场才能实现像N型半导体电子的迁移率,如果不改变电场强度,则需要增加P型半导体的面积提高导电能力。

综上所述,迁移率低是PMOS管导通电阻大的主要原因。

4、介绍一下半导体的迁移率与掺杂浓度的关系

虚线为N型半导体,实线为P型半导体,由此可见相同掺杂浓度下,N型半导体的迁移率高于P型半导体,也就是说在相同条件下,N型半导体导电能力强。