FPGA探秘系列（5）：MOS管基础解读

集成电路的门电路基本都是利用MOS管实现的。相较于晶体管，MOS管的应用更加广泛。MOS管在模拟电路和数字电路中的应用也有所不同，下面将进行逐一介绍。

简介

MOS管与三极管类似，都包括三个电极，虽然它们的名称不同，但使用方式类似。按照对应关系，分别为源极（符号S，功能类似于三极管的发射极）、栅极（符号G，功能类似于三极管的基极）、漏极（符号D，功能类似于三极管的集电极）。不同的是，MOS管是基于金属-氧化物工艺的，能够实现更小和高度集成化。此外，MOS管是压控器件，即通过栅极的电压控制漏源之间的电流，而不像三极管是通过基极的电流来控制发射极和基极之间的电流。漏极和源极在MOS管中没有实质区别，与三极管不同，其参杂浓度有很大不同。

MOS管根据漏源区的半导体特性可分为NMOS和PMOS，并进一步分为增强型和耗尽型两类。

模拟特性

以增强型NMOS管为例，分析MOS管的模拟特性。类似于三极管，增强型MOS管也有三个工作状态，分别为截止状态、饱和状态和非饱和状态（没有倒置状态）。当栅源之间的电压Ugs小于Vt时，源漏之间的电流Ids为0，此时管子处于截止状态。当栅源之间的电压Ugs大于Vt时，源漏之间开始出现电流，并在局部范围内增长。当栅源之间的电压Ugs大于Vt且Uds大于等于Ugs - Vt时，Ids将达到饱和状态。

数字特性

在模拟电路中，主要关注MOS管的饱和状态，而在数字电路中，主要关注MOS的非饱和状态和截止状态。若能让MOS管主要工作于非饱和状态或截止状态，那么MOS管将呈现出导通或截止特性，并可传递数字电信号。

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