Gabay sa NMOS at PMOS - Paano ito gumagana, kalamangan at kahinaan, aplikasyon, mga talahanayan ng katotohanan, paghahambing ng dalawa

Sa larangan ng modernong elektronikong engineering, ang pag -unawa at pag -aaplay ng teknolohiyang semiconductor ay isa sa mga pangunahing kasanayan, na kung saan ang teknolohiya at aplikasyon ng NMOS (negatibong metal oxide semiconductor) at PMOS (positibong metal oxide semiconductor) na mga transistor ay mahalaga sa disenyo ng circuit.Ang dalawang uri ng mga transistor na ito ay gumagana batay sa iba't ibang mga carrier ng singil (mga elektron at butas) ng N-type at p-type na mga materyales na semiconductor ayon sa pagkakabanggit, na nagpapakita ng kanilang natatanging mga pisikal na katangian at mga prinsipyo sa pagtatrabaho.Ang mga transistor ng NMOS ay nagsasagawa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng mga electron, habang ang mga transistor ng PMOS ay nagsasagawa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng mga butas.Ang pagkakaiba na ito ay direktang nakakaapekto sa kanilang kahusayan sa aplikasyon at pagganap sa mga elektronikong aparato.Ang artikulong ito ay malalim na pag -aralan ang kahulugan, prinsipyo ng pagtatrabaho, mga pakinabang sa teknikal, at kawalan ng dalawang transistor na ito, at ihambing ang kanilang mga senaryo ng aplikasyon upang maihayag ang kanilang kahalagahan at pandagdag sa modernong teknolohiyang elektroniko.

Ang NMOS transistor ay ang pagdadaglat ng N-type metal oxide semiconductor field effect transistor, na umaasa sa mga electron upang magsagawa ng kasalukuyang.Ang mga pinagmulan at mga bahagi ng kanal ay parehong gawa sa mga materyales na n-type na semiconductor., Kinokontrol ng Gate Component ang kasalukuyang sa pamamagitan ng kontrol ng boltahe.

Ang mga transistor ng NMOS ay nagtatrabaho sa pamamagitan ng pag -apply ng isang positibong boltahe sa gate.Ito ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng pag -on ng isang boltahe regulator o pag -aayos ng output ng supply ng kuryente.Ang paggawa nito ay lumilikha ng isang landas ng elektron sa pagitan ng mapagkukunan at kanal.Ang operasyon na ito ay nangangailangan ng tumpak na kontrol ng mga antas ng boltahe at ang tiyempo ng kanilang aplikasyon.Ang katumpakan na ito ay nagpapadali sa pagbuo ng mga matatag na conductive channel.Kung ang boltahe ay masyadong mataas o masyadong mababa o inilalapat sa maling oras, maaari itong maging sanhi ng pagbagsak ng transistor o kahit na masira.

Ang boltahe na inilalapat sa gate ay tinatawag na gate-source boltahe (V_GS).Kapag ang V_GS ay lumampas sa isang tiyak na threshold, na tinatawag na threshold boltahe (V_TH), isang form ng inversion layer sa pagitan ng mapagkukunan at alisan ng tubig.Ang layer na ito ay binubuo ng mga electron at payat, ngunit manipis na sapat upang payagan ang kasalukuyang dumaloy, na nagpapahintulot sa transistor na magsagawa ng koryente.Ang boltahe ng threshold ay apektado ng pisikal na disenyo at mga materyales sa pagmamanupaktura ng transistor at nakatakda sa yugto ng disenyo.

Ang mga transistor ng NMOS ay ginustong para sa mga high-speed application dahil sa kanilang mabilis na mga kakayahan sa paglipat.Ito ay higit sa lahat dahil ang mga electron na nagdadala ng kasalukuyang sa mga transistor ng NMOS ay may mas mataas na kadaliang kumilos kaysa sa mga butas at maaaring lumipat sa materyal na semiconductor nang mas mabilis.Bilang isang resulta, ang mga transistor ng NMOS ay maaaring i -on at i -off nang napakabilis, na nagreresulta sa mas mabilis na pagproseso at mas mabilis na mga oras ng pagtugon.

Ang isa pang pangunahing bentahe ay ang laki ng compact.Ang pisikal na disenyo ng mga transistor ng NMOS ay ginagawang mas maliit sa kanila kaysa sa maraming iba pang mga uri ng transistor.Pinapayagan nito ang mas maraming mga transistor na naka -pack sa isang mas maliit na puwang, na tumutulong upang lumikha ng mas maliit, mas matindi na integrated circuit.Ang miniaturization na ito ay nangangailangan ng mas mataas na katumpakan at advanced na teknolohiya sa panahon ng aktwal na pagpupulong at paghihinang ng mga circuit board.Ang mga operator ay madalas na kailangang gumamit ng mga sopistikadong tool at pamamaraan, tulad ng mga tool na micro-soldering at kagamitan sa pagpoposisyon ng katumpakan, upang mahusay na hawakan at tipunin ang mga maliliit na sangkap na ito.

Sa kabila ng mga pakinabang na ito, ang mga transistor ng NMOS ay may mga kawalan.Ang isang mahalagang isyu ay ang kanilang medyo mataas na pagkonsumo ng kuryente sa estado ng "on", na sanhi ng mabilis na paggalaw ng mga electron.Maaari itong maging sanhi ng mga kagamitan na patuloy na tumatakbo sa mahabang panahon upang kumonsumo ng mas maraming enerhiya at potensyal na sobrang init.Upang matugunan ang isyung ito, dapat isaalang -alang ng mga operator ang epektibong mga diskarte sa pamamahala ng thermal sa panahon ng mga yugto ng disenyo at pagsubok, tulad ng pagdaragdag ng mga heat sink o mga tagahanga upang mawala ang labis na init.

Bilang karagdagan, ang mga transistor ng NMOS ay may mas mababang margin ng ingay kumpara sa iba pang mga uri ng mga transistor.Ang ingay ng margin ay ang maximum na boltahe o kasalukuyang pagbabagu -bago na maaaring makatiis ng isang circuit nang hindi nakakaapekto sa normal na pag -andar nito.Sa mga kapaligiran na may mas mataas na ingay ng elektronik, ang mga transistor ng NMOS ay maaaring maging hindi gaanong matatag at mas madaling kapitan ng pagkagambala, na nakakaapekto sa kanilang pagganap at pagiging maaasahan.Dapat isaalang-alang ito ng mga operator at taga-disenyo at maaaring isama ang karagdagang kalasag o pumili ng mga alternatibong sangkap para sa mga application na sensitibo sa ingay.

Ang PMOS Transistor, lalo na ang P-Type Metal Oxide Semiconductor Field-Epekto Transistor, ay isang aparato na gumagamit ng materyal na P-Type Semiconductor bilang pinagmulan at kanal nito.Kung ikukumpara sa mga transistor ng NMOS ng N-type na semiconductors, ang mga transistor ng PMOS ay nagtatrabaho sa kabaligtaran na mekanismo at umaasa sa mga positibong carrier, lalo na ang mga butas, upang magsagawa ng kasalukuyang.

Kapag ang isang negatibong boltahe ay inilalapat sa gate (na may kaugnayan sa pinagmulan), ang mga sumusunod na pagbabago ay magaganap: ang pagbuo ng patlang ng kuryente ay nagiging sanhi ng mga butas sa p-type na semiconductor sa pagitan ng mapagkukunan at alisan ng tubig upang lumapit sa gate, sa gayonpaglikha ng isang puwang sa pagitan ng mapagkukunan at alisan ng tubig.Ang isang lugar ng akumulasyon ng butas ay nabuo sa pagitan nila, iyon ay, isang conductive channel.Pinapayagan ng channel na ito ang kasalukuyang dumaloy nang maayos, na nagiging sanhi ng pagsasagawa ng transistor.Ang proseso ng paglalapat ng negatibong boltahe ay nangangailangan ng tumpak na kontrol ng laki ng boltahe at oras ng aplikasyon upang matiyak na ang conductive channel ay epektibong nabuo nang hindi nagiging sanhi ng pinsala dahil sa labis na boltahe.Ang operasyon na ito ay karaniwang isinasagawa sa pamamagitan ng isang tumpak na sistema ng pamamahala ng kuryente, na nangangailangan ng pagsubaybay sa mga boltahe at mga ammeter upang ayusin at kumpirmahin ang kawastuhan ng boltahe.Kapag inaayos ang boltahe ng gate, ang kinakailangang negatibong halaga ng boltahe ay dapat na tumpak na kinakalkula dahil direktang nakakaapekto ito sa bilis ng tugon at kahusayan ng transistor.Ang isang boltahe na masyadong mababa ay maaaring maging sanhi ng transistor na mabigo na magsagawa nang epektibo, habang ang isang boltahe na napakataas ay maaaring makapinsala sa transistor o mabawasan ang pangmatagalang katatagan nito.

Ang mga transistor ng PMOS ay lubos na mahalaga sa mga circuit kung saan mahalaga ang kahusayan ng kuryente, lalo na dahil kumonsumo sila ng mas kaunting lakas kapag nakabukas.Ang pagtaas ng kahusayan ay dahil ang kasalukuyang sa isang PMOS transistor ay dinala ng mga butas, na nangangailangan ng mas kaunting enerhiya upang ilipat kaysa sa mga electron.Ang tampok na ito ay ginagawang perpekto ang mga transistor ng PMOS para sa mga aparato na pinatatakbo ng baterya o sensitibo sa enerhiya na nangangailangan ng pag-iingat ng enerhiya.

Bilang karagdagan, ang mga transistor ng PMOS ay may mahusay na pagpapaubaya sa ingay, na ginagawang maaasahan ang mga ito sa mga kapaligiran na may mataas na panghihimasok sa kuryente.Ang kanilang kakayahang makatiis sa hindi inaasahang pagbabagu -bago ng boltahe ay nagbibigay -daan sa mga inhinyero na lumikha ng mas matatag na mga circuit.Ang katatagan na ito ay nagpapadali sa disenyo ng pare -pareho at matatag na mga landas sa paghahatid ng signal, sa gayon pinapahusay ang pangkalahatang pagiging maaasahan ng aparato sa panahon ng layout ng circuit at pagsubok.

Ang downside ay ang mga PMOS transistors ay may ilang mga limitasyon na nakakaapekto sa kanilang pagganap sa mga mabilis na application.Ang kadaliang kumilos ng mga butas (singil ng mga carrier sa mga transistor ng PMOS) ay mas mababa kaysa sa kadaliang kumilos ng mga electron.Ang mas mababang kadaliang kumilos ay nagreresulta sa mas mabagal na paglipat kumpara sa mga transistor ng NMOS.Kung ang problemang ito ay kailangang malutas, ang mga taga -disenyo ng circuit ay dapat magpatupad ng maingat na kontrol sa tiyempo at makahanap ng mga paraan upang mapagbuti ang oras ng pagtugon.Ang mga diskarte ay maaaring isama ang pag -optimize ng layout ng circuit o pagsasama ng maraming mga transistor na kahanay upang tumakbo nang mas mabilis.

Bilang karagdagan, ang pisikal na laki ng mga transistor ng PMOS ay nagdudulot ng isang hamon sa kasalukuyang takbo ng integrated circuit miniaturization.Habang ang mga elektronikong aparato ay nagiging mas maliit at ang pangangailangan para sa mga compact na sangkap ay patuloy na lumalaki, ang mga taga -disenyo at inhinyero ay pinipilit na bumuo ng mga makabagong diskarte.Ang mga pamamaraang ito ay maaaring kasangkot sa muling pag -iisip ng transistor na disenyo o paggamit ng mga bagong teknolohiya upang pag -urong ang laki ng transistor habang pinapanatili pa rin ang mga pakinabang ng mababang pagkonsumo ng kuryente at mataas na kaligtasan sa ingay.

Sa parehong mga talahanayan:

Ang "Gate Voltage (V_GS)" ay tumutukoy sa boltahe na inilalapat sa terminal ng gate na nauugnay sa terminal ng mapagkukunan.

Ang "Source-Drain Current (I_DS)" ay nagpapahiwatig kung ang kasalukuyang maaaring dumaloy mula sa mapagkukunan hanggang sa terminal ng kanal.

Tinutukoy ng "Transistor State" kung ang transistor ay nasa estado (pagsasagawa) o sa estado ng off (hindi pagsasagawa).

Para sa isang transistor ng NMOS, kapag ang boltahe ng gate ay mataas (Logic 1), ang transistor ay nagsasagawa (ON), na nagpapahintulot sa kasalukuyang dumaloy mula sa mapagkukunan upang maubos.Sa kabaligtaran, kapag ang boltahe ng gate ay mababa (lohika 0), ang transistor ay naka -off, at walang kapansin -pansin na kasalukuyang daloy.

Para sa mga transistor ng PMOS, kapag ang boltahe ng gate ay mababa (lohika 0), ang transistor ay nagsasagawa (ON), na nagpapahintulot sa kasalukuyang dumaloy mula sa kanal hanggang sa pinagmulan.Kapag ang boltahe ng gate ay mataas (Logic 1), ang transistor ay naka -off, at hindi mapapabayaan ang kasalukuyang daloy.

Ang mga PMO (positibong metal oxide semiconductor) at NMOs (negatibong metal oxide semiconductor) ay may mahalagang papel sa mga electronic circuit.Ang bawat uri ay gumagamit ng iba't ibang mga carrier ng singil at mga materyales na semiconductor, na nakakaapekto sa pag -andar at pagiging angkop para sa iba't ibang mga aplikasyon.

Ang mga electron, na kung saan ay mga carrier ng singil sa mga transistor ng NMOS, ay nagpapakita ng mas mataas na kadaliang mapakilos kumpara sa mga butas na ginamit sa mga transistor ng PMOS, isang pag -aari na nagbibigay -daan sa mas mabilis na operasyon.Ang mga aparato ng NMOS ay karaniwang mas mura sa paggawa.Gayunpaman, may posibilidad silang kumonsumo ng mas maraming kapangyarihan, lalo na sa estado na "on", habang gumuhit sila ng maraming kasalukuyang upang patuloy na tumakbo.

Sa kaibahan, ang mga transistor ng PMOS ay may mas mababang mga alon ng pagtagas sa estado ng "off", na ginagawang mas angkop para sa mga aplikasyon kung saan kailangang mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente.Bilang karagdagan, ang mga aparato ng PMOS ay mas matatag sa mataas na boltahe, salamat sa mas mababang kadaliang kumilos ng mga butas, na ginagawang mas madaling kapitan sa mabilis na mga pagbabago sa kasalukuyang.Ang mga transistor ng PMOS ay karaniwang nagpapatakbo ng mas mabagal kaysa sa mga transistor ng NMOS dahil sa kanilang mas mababang kadaliang kumilos.

Ang pagpili sa pagitan ng mga transistor ng NMO at PMOS ay nakasalalay sa mga tiyak na pangangailangan ng aplikasyon.Ang NMOS ay madalas na ang unang pagpipilian para sa mga aplikasyon kung saan ang bilis at pagiging epektibo ay isang priyoridad.Ang mga PMO, sa kabilang banda, ay mas angkop para sa mga kapaligiran na nangangailangan ng katatagan sa ilalim ng mataas na mga kondisyon ng boltahe at mababang pagtagas kasalukuyang.

Maraming mga modernong circuit ang gumagamit ng parehong mga NMO at PMOS transistors sa isang pantulong na paraan, isang pagsasaayos na tinatawag na CMOS (pantulong na metal oxide semiconductor).Ang pamamaraang ito ay gumagamit ng mga pakinabang ng parehong mga uri ng transistor upang paganahin ang mga disenyo ng pag-save ng enerhiya at mataas na pagganap, lalo na kapaki-pakinabang para sa mga digital na integrated circuit na nangangailangan ng mababang pagkonsumo ng kuryente at mataas na bilis.

Kapag inihahambing ang mga transistor ng NMO at PMOS, malinaw na ang bawat uri ay may mga pakinabang, lalo na kung ginamit sa mga disenyo ng circuit ng CMOS.Ang mga transistor ng NMOS ay partikular na pinahahalagahan para sa kanilang mabilis na mga kakayahan sa paglipat at pagiging epektibo ng gastos, na ginagawang perpekto para sa mga application na may mataas na pagganap na nangangailangan ng mabilis na tugon.Ang mga transistor ng PMOS, sa kabilang banda, ay higit sa mga kapaligiran kung saan kritikal ang kahusayan ng lakas at mataas na boltahe dahil sa kanilang likas na mababang pagtagas kasalukuyang at malakas na katatagan ng boltahe.Sa pagsasagawa, ang mga inhinyero ng electronics ay dapat na maingat na piliin ang uri ng transistor na gagamitin batay sa mga tiyak na pangangailangan ng proyekto.Para sa mga aplikasyon kung saan ang mga prayoridad ng bilis at badyet, ang mga NMO ay madalas na ginustong.Sa halip, para sa mga proyekto kung saan ang pag -iingat ng enerhiya at paghawak ng mataas na boltahe ay kritikal, ang mga transistor ng PMOS ay mas angkop.

Sa maraming mga disenyo ng circuit, ang mga PMO at NMO ay madalas na ginagamit na pantulong.Kung sila ay pinalitan, ang pag -andar ng circuit ay maaaring ganap na magbago o maging sanhi ng circuit na maging hindi gumagana.Halimbawa, sa teknolohiya ng CMOS, ang mga PMO ay karaniwang ginagamit upang hilahin ang output nang mataas, habang ang NMOS ay ginagamit upang hilahin ang output.Ang pagpapalit ng dalawang uri ng mga transistor na ito ay magiging sanhi ng pagbabalik ng lohika ng output, na nakakaapekto sa pag -uugali ng lohika ng buong circuit.

Ang parehong mga NMO at PMO ay maaaring magamit bilang kasalukuyang mga mapagkukunan, ngunit ang bawat isa ay may mga pakinabang sa mga tiyak na aplikasyon.Sa pangkalahatan, dahil ang kadaliang mapakilos ng mga transistor ng NMOS (ang kadaliang kumilos ng mga electron) ay mas mataas kaysa sa kadaliang kumilos ng butas sa PMOS, ang NMOS ay nagsasagawa ng koryente na mas mahusay sa estado at maaaring magbigay ng isang mas matatag na kasalukuyang.Ginagawa nitong NMOS ang isang mas mahusay na kasalukuyang pagpipilian ng mapagkukunan sa karamihan ng mga kaso, lalo na sa mga aplikasyon kung saan mahalaga ang kasalukuyang laki at katatagan.

Dahil ang mga carrier ng PMOS transistors ay mga butas at ang kanilang kadaliang kumilos ay mas mababa kaysa sa mga electron sa mga transistor ng NMOS, upang makamit ang parehong kasalukuyang kakayahan tulad ng mga NMO, ang laki ng mga transistor ng PMOS ay karaniwang kailangang maging mas malaki kaysa sa mga NMO.Nangangahulugan ito na ang pisikal na sukat ng mga PMOS transistors ay karaniwang mas malaki kaysa sa mga transistor ng NMOS sa parehong proseso ng pagmamanupaktura.

Oo, ang mga PMO sa pangkalahatan ay may mas mataas na pagtutol kaysa sa mga NMO.Ito ay dahil ang mga conductive carriers ng PMOS transistors ay mga butas, na ang kadaliang kumilos ay mas mababa kaysa sa mga electron sa NMO.Ang mga mababang kadaliang mapakilos ay nagreresulta sa mas mataas na pagtutol, na kung bakit sa maraming mga aplikasyon ang mga NMO ay ginustong sa PMOS kung ang lugar ng lugar at pagpapahintulot ng kapangyarihan.