新的PMOS器件要注意NMOS的低导通电阻

而宽带隙半导体则喜欢原文如此和氮化镓在数据中心和电动车等高压应用中越来越受欢迎，硅FET远非被遗忘。

硅、碳化硅和氮化镓中的效率与开关频率。图片由Maerz等人提供研究

由于硅FET仍然更广泛地使用，因此设计人员对该技术的较高电压要求更高的效率。为了解决这一挑战，Rohm Semiconductor最近宣布了它第五代P沟道MOSFET为高侧切换应用带来了改进的性能。

NMOS与PMOS布局

n -沟道MOSFET (NMOS)和p -沟道MOSFET (PMOS)之间的区别与ROHM的声明有关，因为该公司正努力将n -沟道MOSFET的一些优势引入新的p -沟道MOSFET家族。

NMOS和PMOS在CMOS技术中的硅布局。图片由杜克大学

NMOS和PMOS设备在相同的原则上运行，但可以以一种方式认为是彼此的反转。从硅布局的角度来看，NMOS由两个负掺杂N +孔（用于漏极和源）和正掺杂的P型衬底组成。另一方面，PMOS具有两个正掺杂的P +型孔和负掺杂的N型衬底。

当NMOS器件使用在栅电压较高的一侧时，即在输入电压高于所需电压的情况下，具有更好的效率。然而，这可能导致复杂的电路配置。另外，PMOS器件可以在降低设计负载的同时产生简化的电路配置，因为它们可以用低于输入电压的栅电压驱动。

不同的布局，不同的操作

这种布局上的差异导致了操作上的差异。

为了在NMOS中诱导频道，设计者必须在栅极相对于源处施加非常正电压，以在沟道中产生反转层，允许在漏极和源之间的负电子流动。PMOS需要相反的相反，在栅极相对于源处的低电平电压并允许跨越通道的正孔的流动。

这种现象包含的复杂性远远超过简单解释的范围。下图显示了对整个操作区域和偏置要求的更全面的看法。

NMOS与PMOS的工作区域、偏置点和电流方程。图片由张志宏教授

除了要用不同的偏压点来操作，NMOS和PMOS器件具有不同的载波类型（孔与电子）。电子的迁移率明显高于孔（较高两到三倍），这意味着NMOS器件往往具有更高的功能效率，切换时间更快，r更低_DS(上)值。

弱1和0

如果PMOS设备更慢，效率更低，为什么还要用它呢?有时他们是唯一的选择;在某些特定的应用中，NMOS器件并不能得到有效的应用。

当使用VDD驱动时，NMOS设备通过一个“弱1”。计算由VLSI &硕士

由于前面讨论的偏置点要求，NMOS器件不太适合用作上拉装置。NMOS开启时，VGS必须大于Vt。如果漏极连接到VDD(一种上拉配置)，并以相当于VDD的电压驱动，其源只能到达VGS- Vt。这被称为通过“弱1”，因为整个电压不能通过设备。

同样，PMOS设备通过“弱0”，不适合下拉网络。

复杂的电路

因此，在上拉应用中成功使用NMOS器件，设计人员必须在高于输入电压的电压电平时驱动栅极。当然，这里的问题是，这需要复杂的额外电路，包括DC-DC转换器以产生额外的电压。否则，必须接受PMOS的相对效率。

罗姆的新一代pmo

虽然NMOS的运行效率总是比PMOS高，但这并不是说PMOS不能改进。这似乎是ROHM在其第5代PMOS设备上的意图。

据ROHM介绍，新一代产品同时配备- 40v和- 60v设备，R分别降低62%和52%_DS(上)与传统产品相比。这些值可以低至5.2毫升，高达78毫升。

RoHM生成5 PMOS设备的应用电路。图片由Rohm Semiconductor

罗姆声称，这些改进是对器件结构进行整合优化的结果，同时“采用了一种新的设计，减轻了栅极沟槽角落的电场集中，那里的电场最集中。”“通过这种方式，该公司能够提高可靠性，同时最大限度地减少通阻。

升级电源管理和工业交换机

使用更高效的PMOS设备，设计人员在其应用程序中较少地面对NMOS和PMOS设备之间的权衡。ROHM设想，这个新家庭对于在工业或大型消费设备中使用风扇电机和电源管理开关或工业开关的设计师来说是有用的。这可能会扩展到机器人、交流系统和工厂自动化。