一、 mos管的特性：
1、 mos管结构介绍：
如下图，为典型的mos管布局
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-446277.html
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一个典型的mos管包括三个电极，漏极（drain），栅极(gate)，源极(source)，内部构造类似于三极管，由两个N类型半导体夹上中间的P类硅半导体（这种我们称之为NMOS，另外一种两P夹N的叫做PMOS），由于漏极和源极都是N类型半导体，所以在常见的低频电路中，漏极和源极没有严格区分（不同于三极管的发射极和集电极），不过因为内部电容不同，所以在高频电路就必须严格区分。此外，mos管的栅极与P类型半导体中间有二氧化硅绝缘，所以在正常工作的情况下，栅极是没有电流的，这点和三极管存在基极电流是不一样的。以下为mos管与三极管的对比
| mos | 三极管 |
| 均是由一种类型的半导体夹上另外一种类型的半导体组成 | |
| 均是存在三个电极mos（漏， 栅， 源）三极管（集电极， 发射极， 基极） | |
| 漏极源极在常见低频电路没有严格区分 | 集电极和发射极需严格区分 |
| 漏极电流为零 | 存在基极电流 |
2、mos管导通特性
正如以上介绍，mos管类似于三极管，固mos管导通条件也类似于三极管，三极管是在基极和发射极之间存在电位差从而产生基极电流从而导通，同样mos管导通条件为栅极与源极之间存在电位差从而导通（注意，这里虽然有电位差，但是没有电流，因为栅极与mos管底衬是绝缘的）具体导通原理如下图。
如上图，当栅极与源极之间存在电位差，且栅极电位大于源极电位，因为P类型半导体的多子为空穴（hole），N类型半导体多子为电子(eletrode)，所以位于绝缘层附近的空穴受到电场的排斥致使绝缘层附近的半导体性质发生变化，当空穴排斥完后就会吸引来自两端N区的电子，使得绝缘层附近积累电子，最后造成绝缘层附近的P区逆转成N区，从而形成一条导电通道通道连接源极和漏极的N区，这条通道我们称之为“逆转区”（inversion region）
二、mos管电路分析：
1、mos管电路符号。
以上为mos管的电路符号，其中d, g, s分别代表漏极，栅极，源极。
2、常见参数解释
（1）W/L
W代表通道宽度（width）， L代表通道长度（length），W/L代表通道宽度对长度的比值。
（2）μC
μ代表通道中电子的流动性，C代表栅极绝缘层的电容。
以上两个参数是由mos本身性质决定，我们的电路设计无法影响，所以，我们经常用K代表它们的乘积，即K = (W / L) × Cμ。
3、晶体管区工作（triode region）
（1）电流计算：
晶体管区有时候也叫线性区（linear region），当MOS管工作在此区的时候，电流由以下公式计算
其中K参考上面的参数介绍，为栅源电压，即栅极（gate）到源极（source）的电位差，为阈值电压（threshold voltage），为漏源电压，即漏极（drain）到源极（source）的电位差。
在此对阈值电压做一个解释，就是当栅源电压低于阈值电压时（ < ），逆转区（inversion region）并没有完全形成，所以源极与漏极之间没有导电通道，mos管截止（off）
当栅源电压大于阈值电压（ > ）,逆转区完全形成，漏极源极导通（on）。
（2）计算导通电阻（on resistance）:
mos管电流的方向为漏极到源极，固可以理解为mos管两端产生电流的电压，根据欧姆定律，, 因为 ， 固
（3）计算跨导（transconductance）
跨导 代表栅源电压与电流的关系，即 ， 由此可得，跨导计算为
4、饱和区工作（saturation region）
由电流公式 ， 当时， ，此时mos管工作在饱和区，即此时电流将不再受影响，即mos管等效为一个电流源。此时跨导为。
5、体效应（body effect）对阈值电压的影响
目前为止，我们都忽视了源体电压对mos管阈值电压的影响，我们先介绍什么是源体电压吧，看下图。
部分mos管存在第四极，我们可以称之为衬底（bulk），这一极直接连接中间的P型半导体，源极到衬底的电压 会影响P半导体内部通道的形成，也就是会影响阈值电压。公式如下
为考虑体效应之后的阈值电压
为不考虑体效应时的阈值电压
为源极到底衬的电压
为体效应参数（body-effect parameter）
为表面电压参数（surface potential parameter）
和均是由mos管本身的材质与设计决定，电路设计者无法改变
对于没有第四极的mos管，底衬都是和源极短路，即等于0
三、PMOS的介绍
以上我们的介绍都是基于NMOS，下面我们简单介绍PMOS，PMOS结构如下
PMOS的结构为两P夹N，因为底衬是N极，所以其通常为负数，即栅极的电位低于源极电位，这样才能排斥电子吸引空穴，然后使N型逆转为P型，形成P型通道。另外电流方向也与NMOS相反，即NMOS为漏极到源极，PMOS源极到漏极。固在PMOS中，, , 都的负数。
其电流公式为，
饱和电流
体效应
四、总结
| NMOS | PMOS | |
| 电流计算 |
|
|
| 饱和电流 | ||
| 体效应 | ||
| 电流方向 | 漏极到源极 | 源极到漏极 |
到了这里，关于MOS管分析的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
