為什么DC-DC上管用NMOS,而不是PMOS?

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?“為什么 DC-DC 上管用 NMOS?”這個(gè)話題,對于我們電子工程師來說,可謂是老生常談了。那么,今天我們就簡單來講講,為什么DC-DC上管使用的是NMOS管而不是PMOS管吧!
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首先,讓我們先來復(fù)習(xí)一下 DC-DC 的概念。
DC-DC,全稱直流 - 直流轉(zhuǎn)換器,是一種將直流電壓轉(zhuǎn)換為另一直流電壓的電源電路。它可以分為升壓和降壓兩種類型。而我們今天要講的 NMOS,就是 N 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(N-channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)的簡稱。在 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中,NMOS 扮演著重要的角色,那么它是如何發(fā)揮作用的呢?
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其實(shí),在 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中,上管的選擇主要取決于它的開關(guān)速度和導(dǎo)通電阻。我們知道,在 MOSFET 中,NMOS 和 PMOS 是兩種常見的結(jié)構(gòu)。那么,為什么 DC-DC 上管不是運(yùn)用 PMOS 而是 NMOS 呢?這個(gè)問題,我們還得從它們的特性說起。
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NMOS 和 PMOS 的最大區(qū)別在于它們的溝道類型。NMOS 的溝道是由 n 型半導(dǎo)體構(gòu)成的,而 PMOS 的溝道則是由 p 型半導(dǎo)體構(gòu)成的。由于 n 型半導(dǎo)體的電子濃度比 p 型半導(dǎo)體高,所以 NMOS 的電子遷移率比 PMOS 高,也就是說,在相同的電場下,NMOS 中的電子速度比 PMOS 中的電子速度快。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得 NMOS 在高頻應(yīng)用中具有更好的性能。
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此外,NMOS 還有一個(gè)優(yōu)勢,就是它的源極和漏極之間的距離比 PMOS 短。這個(gè)優(yōu)勢使得 NMOS 的導(dǎo)通電阻比 PMOS 低,從而具有更好的開關(guān)性能。在 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中,上管需要頻繁地進(jìn)行開關(guān)操作,因此,低導(dǎo)通電阻的 NMOS 更適合這種應(yīng)用。
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有趣的是,盡管 NMOS 在 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中具有種種優(yōu)勢,但 PMOS 也不是一無是處。實(shí)際上,在某些特定的應(yīng)用場景中,PMOS 反而更受歡迎。例如,在高電壓、大電流應(yīng)用中,PMOS 由于其較高的擊穿電壓和較低的導(dǎo)通電阻,往往比 NMOS 更具優(yōu)勢。
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那么,回到我們的問題:“為什么 DC-DC 上管用 NMOS?”
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答案已經(jīng)很明確了:NMOS 具有更高的電子遷移率和更低的導(dǎo)通電阻,使得它在 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中具有優(yōu)越的開關(guān)性能。不過,我們也不能忽視 PMOS 在某些特定場景中的優(yōu)勢。在實(shí)際應(yīng)用中,選擇合適的 MOSFET 類型,還需根據(jù)電路的實(shí)際需求來權(quán)衡。
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