摘要：NMOS：箭头指向沟道（由衬底指向沟道），表示电子从源极（S）流出。电流方向与电子运动相反，因此NMOS的电流从漏极（D）流向源极（S）。

一、两种方法快速区分NMOS与PMOS

方法一：通过符号与电流方向判断
MOS管符号中的箭头方向是区分的关键。

NMOS：箭头指向沟道（由衬底指向沟道），表示电子从源极（S）流出。电流方向与电子运动相反，因此NMOS的电流从漏极（D）流向源极（S）。

PMOS：箭头背向沟道（由沟道指向衬底），表示空穴从源极（S）流出。电流方向与空穴运动一致，因此PMOS的电流从源极（S）流向漏极（D）。

寄生二极管方向：
• NMOS的体二极管方向为漏极→源极（D→S）。

• PMOS的体二极管方向为源极→漏极（S→D）。

这种特性在驱动感性负载（如电机）时尤为重要。

方法二：根据结构与载流子类型判断

NMOS结构：
• 衬底材料为P型硅（掺杂硼或铝）。

• 源极（S）和漏极（D）为N+型掺杂（高浓度磷或砷）。

• 导通时依靠电子形成N型沟道。

PMOS结构：
• 衬底材料为N型硅（掺杂磷或砷）。

• 源极（S）和漏极（D）为P+型掺杂（高浓度硼）。

• 导通时依靠空穴形成P型沟道。

记忆技巧：
• NMOS的源极（S）是电子来源，电流方向与箭头相反。

• PMOS的源极（S）是空穴来源，电流方向与箭头一致。

二、MOS管的导通条件

导通阈值电压
MOS管导通的核心条件是栅源电压满足|VGS| > |VGS(th)|。

NMOS导通条件：
• VGS > VGS(th)（正电压）。

• 典型阈值电压范围：+0.7V ~ +5V。

PMOS导通条件：
• VGS

• 典型阈值电压范围：-0.7V ~ -5V。

注意：
• 增强型MOS管需外加电压才能导通，耗尽型MOS管则默认导通（需外加电压关闭）。

• 实际设计中需考虑温度对阈值电压的影响（温度升高时，阈值电压略微下降）。

三、MOS管的工作特性

输出特性曲线
MOS管的工作状态分为三个区域：

截止区：VGS

线性区（可变电阻区）：
• VDS较小，电流ID随VDS线性增长。

• 此时MOS管等效为受VGS控制的电阻。

饱和区（恒流区）：
• VDS较大，电流ID趋于稳定。

• 此区域用于放大电路设计。

跨导（gm）
• NMOS跨导较高：电子迁移速度快，适合高频、高速场景。

• PMOS跨导较低：空穴迁移速度慢，多用于电源管理等低频场景。

四、NMOS与PMOS的应用场景

NMOS的典型应用

低侧开关：源极接地（GND），栅极电压高于阈值时导通。

数字电路：如逻辑门（与门、或门）、计算机内存（DRAM、SRAM）。

开关电源：用于高频开关管，损耗低且响应快。

PMOS的典型应用

高侧开关：源极接电源（VCC），栅极电压低于阈值时导通。

电源管理：如电池反接保护、负载开关。

传感器电路：利用高输入阻抗特性检测微弱信号。

互补结构（CMOS）
NMOS与PMOS组合可形成互补式电路（如反相器），优势包括：

静态功耗极低（仅开关瞬间耗电）。

抗干扰能力强。

适用于大规模集成电路（如CPU、存储器）。

五、实际设计注意事项

驱动电路设计

NMOS驱动：需提供高于源极的正电压（如5V或10V）。

PMOS驱动：需提供低于源极的负电压（或接地）。
简化方案：
• 使用PMOS作高侧开关时，可用电平转换电路或专用驱动芯片。

开关损耗优化

导通损耗：与导通电阻（RDS(on)）成正比，选择低阻值MOS管。

开关损耗：集中在米勒平台阶段，可通过缩短开关时间或降低频率减少损耗。

体二极管的作用

续流保护：在感性负载中，体二极管可续流避免电压尖峰。

注意事项：集成电路中通常无体二极管，需外接保护电路。

来源：小肖科技讲堂