MOS场效应管的开关特性

MOS场效应管的开关特性

　　MOS场效应管是数字电路最常用的器件，在合适的出入信号作用下，具有开关特性。

　　MOS场效应管开关特性分析：

　　⑴　MOS场效应管开关电路，如图示：

　　⑵　左面是增强型 N 沟通 MOS，简称 NMOS,右面是增强型 P 沟通MOS，简称 PMOS,各接成反向器电路图。查看给定的电路元件和信号源的参数。

　　NMOS 的漏极（D）接在 +5V 的电源上，器件参数中设定它的阈值 Vth ＝+1.5V，当加在栅极（G）和源极（S）间的电压 VGS＜Vth 时，管子截止，而当 VGS＞Vth 时，管子导通；PMOS 的漏极接在 -5V 的电源上，器件参数中设定它的阈值 Vth ＝-1.5V，当 VGS＞Vth 时，管子截止，而当 VGS＜Vth 时，管子导通。为了使截止和导通两个状态界限分明，VGS与 Vth 的差别要比较大。

　　电路输出端的电容是下级电路对本级的作用的代表，MOS 管的输入电阻很大，一般可当做无穷大，其作用主要表现为电容性。

　　⑶　作MOS管的瞬态分析曲线，观察两种MOS管导通截止开关特性

　　　① 点击“仿真分析”选“瞬态分析”

　　　② 参数输入窗口输入

　　　　终止时间2N（表示毫微秒）

　　　　时间步数200

　　　　 观察节点号为1 4 7 10

　　　③ 从得到的曲线图上，观察到 NMOS 加入方波脉冲信号源（深蓝）时，反向输出（绿色），PMOS 加入方波脉冲信号源（浅蓝）时，反向输出（紫色）。

　　在本例中，NMOS 电路输入的低电平为 -1V，高电平为 4V，输入低电平时管子截止，输出端电压等于供电电源的值（+5V），输入高电平时管子导通，输出端的电压是导通电压，是接近于 0V 的正数；PMOS 电路输入的低电平为 -3V，高电平为 2V，输入低电平时管子导通，输出端的电压是导通电压，是接近于 0 的负数，输入高电平时管子截止，输出端电压等于供电电源的值（-5V）。

　　进一步看，不论哪种方式，输出波形都不是突变的方波，而是有过渡过程，这是由晶体管的电容效应造成。另外，晶体管在“截止”与“导通”之间的变化也是一个电阻渐变的过程。

　　表现晶体管输出电压随输入电压变化的关系常用“传输特性曲线”，做扫描分析，指定NMOS电路输入电压由0V变到此 5V，每步改变0.02V,看输出端的电压。从得到的曲线上可看到，有截然不同的两个状态（我们用它们来表示两种逻辑值），中间有一个渐变的过渡阶段，在那里状态是模糊的，逻辑值是不确定的。

　　以上几个例子看出，只含一个开关的电路只能体现逻辑函数的相等或相反逻辑关系，但它是组成逻辑电路的基本单元，几个开关的串联、并联或串并联，就可以体现与、或乃至更复杂的逻辑电路。