MOSFET是一種三端、電壓控制、高輸入阻抗和單極器件，是不同電子電路中必不可少的元件。一般來說，這些器件根據其默認狀態下是否有相應的通道，分為增強型MOSFET和耗盡型MOSFET兩類。

同樣，增強型MOSFET分為P溝道增強型和N溝道增強型，耗盡型MOSFET分為P溝道耗盡型和N溝道耗盡型。在本文中，小編將介紹其中一種類型的MOSFET，即P溝道MOSFET。

基本概念

溝道由大多數電荷載流子作為空穴組成的一種MOSFET稱為P溝道MOSFET。一旦這個MOSFET被激活，那么大多數電荷載流子(如空穴)將在整個通道中移動。

P溝道MOSFET與N溝道MOSFET不同，因為在N MOSFET中，大部分電荷載流子是電子。增強模式和耗盡模式下的P溝道MOSFET符號如下圖所示：

P溝道MOSFET包括一個P溝道區域，該區域布置在兩個端子之間，如源極 (S) 和漏極 (D) 并且主體為N區域。與N溝道MOSFET類似，這種類型的MOSFET也包括源極、漏極和柵極三個端子。其中，源極和漏極都用P型材料重摻雜，并且P溝道MOSFET中使用的襯底類型是N型。

工作原理

P溝道MOSFET中的大多數電荷載流子是空穴，與N溝道MOSFET中使用的電子相比，這些電荷載流子的遷移率較低。P溝道和N溝道MOSFET之間的主要區別在于，在P溝道中，需要從Vgs(柵極端子到源極)的負電壓來激活MOSFET，而在N溝道中，它需要正VGS電壓。因此，這使得P溝道型MOSFET成為高端開關的完美選擇。

每當在P溝道MOSFET的柵極端施加負 (-) 電壓時，氧化物層下方可用的電荷載流子(如電子)就會被向下推入襯底，空穴占據的耗盡區與施主原子相連。因此，負 (-) 柵極電壓會將空穴從漏極區域和p+源極吸引到溝道區域。

主要類型

目前有兩種類型的P溝道MOSFET可用，即P溝道增強型MOSFET和P溝道耗盡型MOSFET。

1、P溝道增強型MOSFET

P溝道增強型MOSFET采用輕摻雜N襯底進行簡單設計。在這里，兩種重摻雜的P型材料通過一定溝道長度分開，薄二氧化硅層沉積在通常稱為介電層的基板上。在P溝道增強型MOSFET中，兩種P型材料形成源極 (S) 和漏極 (D)，鋁用作電介質上的鍍層以形成柵極 (G) 端子。其中，MOSFET的源極和主體簡單地連接到 GND。

當向柵極 (G) 端子施加負電壓時，由于電容效應，電荷的+ve濃度將穩定在介電層下方。由于排斥力，在N襯底上可用的電子將被移動。

當在漏極端子施加負電壓時，漏極區域內的負電壓減小，柵極和漏極之間的電壓差減小，因此，導電溝道寬度向漏極區域減小，電流從源極供應到漏極。

MOSFET內形成的溝道對從源極到漏極的電流提供阻力，并且溝通的橫截面取決于施加在柵極端子上的負電壓。因此，從源極流向漏極的電流可以通過施加在柵極端子上的電壓來控制，所以MOSFET被稱為電壓控制器件。當空穴濃度形成溝道時，由于負柵極電壓的增加，整個溝道的電流得到改善，因此這被稱為 P溝道增強型MOSFET。

2、P溝道耗盡型MOSFET

P溝道耗盡型MOSFET結構與N溝道耗盡型MOSFET相反。由于其中存在可用的P型雜質，因此該MOSFET中的通道是預先構建的。一旦在柵極端施加負 (-) 電壓，N型中的少數電荷載流子(如電子)就會被吸引到P型溝道。在這種情況下，一旦漏極反向偏置，則器件開始導通，盡管當漏極內的負電壓增強時，會導致耗盡層形成。

該區域主要取決于由于空穴而形成的層濃度。耗盡層的區域寬度會影響溝道的電導率值。因此，通過該區域電壓值的變化，電流的流動得到控制。最后，柵極和漏極將保持負極性，而源極保持在“0”值。

應用電路

用于控制電機的互補MOSFET開關電路如下所示。該開關電路使用兩個MOSFET(如P通道和N通道)來雙向控制電機。在該電路中，這兩個MOSFET通過連接在公共漏極和參考GND之間的電機，使用雙電源簡單地連接以生成雙向開關。

一旦輸入電壓為低，則連接在電路中的P溝道 MOSFET將被打開，而N溝道MOSFET將被關閉，因為其柵極到源極結為負偏置，因此電路中的電機朝一個方向轉動。此處，電機通過使用+VDD電源軌運行。

類似地，當輸入為高電平時，N溝道MOSFET導通而P溝道器件關斷，因為其柵極到源極結為正偏置。現在電機反向轉動，因為當通過-VDD電源軌供電時，電機的端子電壓已經反轉。

之后，對于電機的正向，P溝道型MOSFET用于切換電機的+ve電源，而對于反向，N溝道MOSFET用于將-ve電源切換到電機馬達。

當兩個MOSFET都關閉時，電機將停止工作。

當MOSFET1開啟時，MOSFET2關閉，然后電機正向運行。

當MOSFET1關閉時，MOSFET2開啟，然后電機反向運行。

測試方法

可以使用數字萬用表按照以下步驟對P溝道MOSFET進行測試。

首先，需要將萬用表設置為二極管量程。

將MOSFET放在任何木桌上，使其印刷面朝向自己。

通過使用數字萬用表的探針，將MOSFET的漏極和柵極短接，首先讓器件內部的電容放電，在MOSFET的測試過程中是非常必要的。

現在將萬用表的紅色探針放在源極端子上，將黑色探針放在漏極端子上。

這時候將在萬用表顯示屏上獲得開路讀數。

之后，在不改變MOSFET源極端子的紅色探針的情況下，從漏極端子取下黑色探針并將其放在MOSFET的柵極端子上幾秒鐘，然后將其放回MOSFET 的漏極端子。

此時，萬用表會在萬用表顯示屏上顯示低值或連續值。

通過上述步驟，將驗證MOSFET是否正常且沒有任何問題。任何其它類型的讀數都將表示是有缺陷的MOSFET。

故障模式

即使有良好的設計、最好的組件和新的電機，MOSFET故障也會經常發生，原因多種多樣。通常情況下，MOSFET非常堅固——但是，由于超出額定值，它們可能會很快失效。這里將簡單介紹MOSFET的一些主要故障模式以及如何避免它們。

找出MOSFET內部發生的故障是非常困難的，因為不知道究竟是哪里發生了什么故障。在這里，簡單列出了MOSFET中發生的一些常見故障模式。

每當通過MOSFET提供高電流時，它就會變熱。散熱不良也會因極端溫度而損壞MOSFET。

電池故障。

雪崩失敗。

dV/dt故障。

電機阻塞或卡住。

快速加速或減速。

功耗過大。

過電流。

負載短路

卡有異物。

主要特點

P溝道MOSFET的主要特點包括：

它是電壓控制器件。

具有高輸入阻抗值。

在P溝道中，溝道的導電性是由于柵極端的負極性。

與N溝道相比，P溝道MOSFET特性基本都差不多，但唯一的區別是極性不同，因為這襯底值是不一樣的。

優缺點

P溝道MOSFET的優點包括以下幾點內容：

設計非常簡單，因此適用于空間受限的地方，例如低壓驅動器和非隔離POL應用。

這是高端開關位置內的簡化柵極驅動方法，可以降低總體成本。

在低電壓下工作時，MOSFET提供的效率更高。

與JFET相比，MOSFET具有高輸入阻抗。

由于溝道電阻較小，它們具有較高的漏極電阻。

制造起來非常簡單。

與JFET相比，它支持高速操作。

P溝道MOSFET的缺點包括以下幾點內容：

MOSFET的薄氧化層會使其在受到靜電荷感應時容易受到損壞。

當使用高電壓時，可能會導致不穩定。

總結

簡單來說，P溝道MOSFET就是溝道由大多數電荷載流子作為空穴組成的一種類型MOSFET。由于P溝道MOSFET的空穴遷移率低，因而在幾何尺寸和工作電壓絕對值相等的情況下，P溝道MOSFET的跨導小于N溝道MOSFET。此外，P溝道MOSFET閾值電壓的絕對值一般偏高，所以要求有較高的工作電壓。