为什么NMOS管比PMOS管更受欢迎？

之前微碧出过一期《相较于PMOS，NMOS在DC-DC上管中更有哪些优势？》这篇推文，其中有简单介绍过NMOS和PMOS在应用上的一些区别优势。那么今天这一期我们就来详细讨论NMOS在实际应用中为何比PMOS要更受欢迎。看完觉得有帮助的朋友可以点个赞和关注支持下！

本文将从导电沟道、电子迁移率和器件速度等多个方面来展开讲解。

首先是在性能方面考虑：

与NMOS管驱动能力相同的一个PMOS管，其器件面积可能是NMOS管的2～3倍，然而器件面积会影响导通电阻、输入输出电容，而这些相关的参数容易导致电路的延迟。

同样，在相同的尺寸条件下，PMOS管沟道导通电阻比NMOS要大一些，这样开关导通损耗相应也会比NMOS管要大一些。

在沟道方面我们还可以进行再详解：

NMOS 的沟道是由 n 型半导体构成，而PMOS 的沟道则是由 p 型半导体构成的。由于 n 型半导体的电子浓度比 p 型半导体高，所以 NMOS 的电子迁移率比 PMOS 高，也就是说，在相同的电场下，NMOS 中的电子速度比 PMOS 中的电子速度快。

在这里我们需要提到，由于有了迁移率的差别，才有速度与沟道导通电阻的差别，也正是如此，PMOS管的应用范围受到限制。

在工艺方面，PMOS管与NMOS管的制造差异并不大，随着工艺的不断进步，这种差异也已经越来越小。

那么，为什么MOS 的电子迁移率比 PMOS 高，NMOS 中的电子速度比 PMOS 中的电子速度快？

我们简单先了解电子/空穴迁移率：

电子迁移率，指的是电子在电场力作用下运动快慢的物理量。

电子浓度相同的两种半导体材料，一般情况下，在两端施加相同的电压，迁移率更大的那个半导体材料，它里面的电子运动速度越快，单位时间通过的电子数会越多，也就是说，电流越大。

因此我们可以解释为，电子迁移率越高的半导体材料，其电阻率越低，在通过相同的电流时，其损耗会越小。

空穴迁移率与电子迁移率一样，空穴迁移率越高，损耗越小。

不过在一般情况下（上面也有提到），电子的迁移率是要比空穴要高的。

这是因为空穴是电子的空位，空穴的运动，本质上来讲，是电子从一个空穴移动到另外一个空穴。

这里就要回来讲NMOS和PMOS的导电沟道差异了。

MOS的载流子只有一种，电子或者空穴。在偏压下会形成反型层作为导电沟道，也就是载流子的迁移路径。

NMOS管在导通时形成的是N型导电沟道，也就是说用来导电的是电子。而PMOS管导通，形成的是P型导电沟道，用来导电的是空穴。简单笔记如下：

NMOS是N型沟道，载流子是电子；

PMOS是P型沟道，载流子是空穴。

一般而言，电子迁移速率是空穴迁移速率的五到十倍，根据材料和结构以及其本身特性的不同，这个倍数甚至会更高。

因为电子比空穴的迁移率要高，所以同体积大小与同掺杂的情况下，NMOS管的损耗要比PMOS管小很多。

除了功耗之外，电子/空穴迁移率还影响着器件的速度。

NMOS管的截止频率（输入/输出=1时的频率）

从结果会得出，截止频率与电子迁移率成正比。

因此，电子迁移率越高，NMOS管可以在更高的频率的情况下工作。

当NMOS的Vgs电压高频率变化时，形成的导电沟道的厚薄也会跟着发生变化。

这个导电沟道的变化是通过电子的移动来形成的，电子移动速度越快（换言之电子迁移率越高），那么导电沟道就能更快地响应Vgs的变化，其中的缘由涉及到NMOS管的工作原理。

这就说明，电子迁移率越高，器件的工作频率越高。

同样的，PMOS管也一样。

除了以上讲的几个方面外，选择NMOS管较多的还有其它因素，比如价格问题，市面上的PMOS一般会比NMOS的价格要高，这是因为市场经济方面多个因素构成的，在选择MOS管时，NMOS在综合考虑之后被选择的要多的多。

对于NMOS管在实际应用中更受欢迎的原因，微碧做了个简单总结：

NMOS的沟道导通电阻要比PMOS小得多，其开关导通损耗较小；

NMOS是N型沟道，载流子是电子；PMOS是P型沟道，载流子是空穴。电子迁移速率比空穴迁移速率要开，在损耗方面与开关速度方面NMOS更有优势；

N型MOS管通过的电流能力相比PMOS会更大；

4.市面上的价格等因素影响

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