MOS管的PN结工作原理及使用

p沟道正常工作时，P沟道增强型MOS管的衬底必需与源极相连，而漏心极的电压Vds应为负值，以保证两个P区与衬底之间的PN结均为反偏，同时为了在衬底顶表面左近构成导电沟道，栅极对源极的电压Vgs也应为负。

Ｖds≠Ｏ的情况导电沟道构成后，ＤＳ间加负向电压时，那么在源极与漏极之间将有漏极电流Ｉd流通，而且Ｉd随Vds而增加。当Ｖds增大到使Ｖgd＝Ｖgs（TH），沟道在漏极左近呈现预夹断。Vds=0时，在栅源之间加负电压Vgs，由于绝缘层的存在，故没有电流，但是金属栅极被补充电而聚集负电荷，Ｎ型半导体中的多子电子被负电荷排斥向体内运动，表面留下带正电的离子，构成耗尽层，随着Ｇ、Ｓ间负电压的增加，耗尽层加宽。

当Vgs增大到一定值时，衬底中的空穴（少子）被栅极中的负电荷吸收到表面，在耗尽层和绝缘层之间构成一个Ｐ型薄层，称反型层。构成漏源之间的导电沟道，这时的Ｖgs称为开启电压Vgs（th），Vgs到Vgs（th）后再增加，衬底表面感应的空穴越多，反型层加宽，而耗尽层的宽度却不再变化，这样可以用Vgs的大小控制导电沟道的宽度。PMOS的Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。

n沟道mos管导通时序可分为to~t1、t1~t2、t2~t3、t3~t4四个时间段，这四个时间段有不同的等效电路。1）t0-t1：CGS1开始充电，栅极电压还没有到达VGS（th），导电沟道没有形成，MOSFET仍处于关闭状态。 2）［t1-t2］区间，GS间电压到达Vgs（th），DS间导电沟道开始形成，MOSFET开启，DS电流增加到ID，Cgs2迅速充电，Vgs由Vgs（th）指数增长到Va。 3）［t2-t3］区间，MOSFET的DS电压降至与Vgs相同，产生Millier效应，Cgd电容大大增加，栅极电流持续流过，由于Cgd电容急剧增大，抑制了栅极电压对Cgs的充电，从而使得Vgs近乎水平状态，Cgd电容上电压增加，而DS电容上的电压继续减小。 4）［t3-t4］区间，至t3时刻，MOSFET的DS电压降至饱和导通时的电压，Millier效应影响变小，Cgd电容变小并和Cgs电容一起由外部驱动电压充电，Cgs电容的电压上升，至t4时刻为止。此时Cgs电容电压已达稳态，DS间电压也达最小，MOSFET完全开启。

靠在G极上加一个触发电压，使N极与D极导通。对N沟道G极电压为+极性。对P沟道的G极电压为-极性。场效应管的导通与截止由栅源电压来控制，对于增强型场效应管来说，N沟道的管子加正向电压即导通，P沟道的管子则加反向电压。一般2V～4V就可以了。P沟道mos管作为开关，栅源的阀值为-0.4V，当栅源的电压差为-0.4V就会使DS导通，如果S为2.8V，G为1.8V，那么GS=-1V，mos管导通，D为2.8V。

如果S为2.8V，G为2.8V，VGSw，那么mos管不导通，D为0V，所以，如果2.8V连接到S，要mos管导通为系统供电，系统连接到D，利用G控制。和G相连的GPIO高电平要2.8-0.4=2.4V以上，才能使mos管关断，低电平使mos管导通。如果控制G的GPIO的电压区域为1.8V，那么GPIO高电平的时候为1.8V，GS为1.8-2.8=-1V，mos管导通，不能够关断。GPIO为低电平的时候，假如0.1V，那么GS为0.1-2.8=-2.7V，mos管导通。这种情况下GPIO就不能够控制mos管的导通和关闭。