Où sont les transistors PMOS à déplétion?

À l'école, on m'a enseigné les transistors PMOS et NMOS, ainsi que les transistors à mode d'amélioration et de déplétion. Voici la version courte de ce que je comprends:

L'amélioration signifie que le canal est normalement fermé. L'épuisement signifie que le canal est normalement ouvert.

NMOS signifie que le canal est fait d'électrons libres. PMOS signifie que le canal est fait de trous libres.

Amélioration NMOS: la tension de grille positive attire les électrons, ouvrant le canal.
Amélioration PMOS: la tension de grille négative attire les trous, ouvrant le canal.
NMOS de déplétion: la tension de grille négative repousse les électrons, fermant le canal.
Épuisement PMOS: la tension de grille positive repousse les trous, fermant le canal.

Cela fait six ans que j'ai commencé à faire du travail de conception pour gagner ma vie, et au moins une fois, j'ai voulu (ou du moins je pensais que je voulais) un transistor PMOS à épuisement. Cela semblait être une bonne idée pour un circuit d'amorçage pour une alimentation, par exemple. Pourtant, aucun de ces appareils ne semble exister.

Pourquoi n'y a-t-il pas de transistors PMOS à déplétion? Ma compréhension d'eux est-elle imparfaite? Sont-ils inutiles? Impossible de construire? Si cher à construire qu'une combinaison moins chère d'autres transistors est préférée? Ou sont-ils là-bas et je ne sais pas où chercher?

— Stephen Collings
source

Ils sont juste moins performants que les transistors à amélioration, et le CMOS est désormais une technologie

— établie

Avec les transistors GaAs, le mode de déplétion a été et semble toujours être plus courant que le mode d'amélioration. Ne me demandez pas pourquoi.

— Telaclavo

Oui, même je me suis posé la question! Quelques informations supplémentaires au cas où quelqu'un tomberait dessus: Supertex crée de beaux mosfets en mode d'épuisement du canal n, utilisez-les: supertex.com/pdf/misc/d_mode_mosfets_SG_device.pdf Ils ont aussi des notes d'application!

Oui, nous connaissons NMOS, la question concerne spécifiquement l'épuisement des PMOS!

— Federico Russo

"Fonctionnement sans alimentation: passer la vidéo analogique" traite d'une application particulière où les transistors en mode d'appauvrissement pourraient être utiles.

— davidcary

Le wiki dit ...

Dans un MOSFET en mode d'appauvrissement, le dispositif est normalement activé à une tension grille-source nulle. De tels dispositifs sont utilisés comme "résistances" de charge dans les circuits logiques (en logique NMOS à appauvrissement par exemple). Pour les dispositifs à charge d'appauvrissement de type N, la tension de seuil peut être d'environ –3 V, elle peut donc être désactivée en tirant la grille 3 V négative (le drain, par comparaison, est plus positif que la source dans NMOS). Dans PMOS, les polarités sont inversées.

Donc, pour un PMOS en mode d'épuisement, il est normalement allumé à zéro volt mais vous avez besoin de 3 V ou plus sur la grille supérieure à la tension d'alimentation pour l'éteindre. Où obtenez-vous cette tension? Je pense que c'est pourquoi c'est rare.

Dans la pratique, nous les appelons maintenant commutateurs côté haut ou commutateurs côté bas pour les MOSFET de puissance. Ils préfèrent ne pas combiner les modes d'amélioration et d'épuisement dans la même puce car les coûts de traitement sont presque le double. Ce brevet définit une certaine innovation et une meilleure descente physique. que je ne me souvienne. http://www.google.com/patents/US20100044796

Il est possible que ce que vous proposez et les performances soient des problèmes clés. Cependant, lorsqu'il s'agit d'un faible ESR, les MOSFETS sont comme des commutateurs commandés en tension avec un ESR changeant sur une large gamme de tensions CC contrairement aux transistors bipolaires qui sont de 0,6 à <2 V pour le pic maximal dans certains cas. De plus, pour les MOSFET, il est constructif de les considérer comme ayant un gain d'impédance de 50 à 100 lorsque l'on regarde les charges et l'ESR de la source. Considérez donc que vous avez besoin d'une source de 100 ohms pour piloter un MOSFET de 1 ohm et d'une source de 10 ohms pour piloter un MOSFET de 10mΩ si vous utilisez 100: 1, Conservative est de 50: 1. Ceci est UNIQUEMENT important pendant la période de transition du commutateur, pas le courant de grille en régime permanent.

Alors que le hFE bipolaire chute considérablement, vous considérez que le hFe de 10 à 20 est bon lorsqu'il est saturé pour un interrupteur d'alimentation.

Considérez également que les MOSFETS comme commutateurs à charge contrôlée pendant la transition, vous voulez donc avoir une grosse charge disponible pour piloter la capacité de la porte et la charge réfléchie dans la porte avec un entraînement de porte à faible ESR, si vous voulez effectuer une transition rapide et éviter la sonnerie de commutation ou short croisé. Mais cela dépend des besoins de conception.

J'espère que ce n'est pas trop d'informations et le brevet explique comment cela fonctionne pour tous les modes d'appauvrissement de type PN et d'amélioration en termes de physique de l'appareil.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
source

Une utilisation que j'imagine pour un PFET en mode d'épuisement avec un point de coupure ~ 2V serait de vider les capuchons de stockage pour un appareil qui peut être allumé et éteint. Certains appareils (assemblages) resteront longtemps hors tension avec un VDD d'environ 0,6-0,8 volts. Si un tel appareil est connecté à une entrée de processeur et sort ce qu'il pense être un "haut", cela peut augmenter la consommation actuelle du processeur par des dizaines de microampères. L'ajout d'un PFET en mode d'épuisement qui ne dessinerait rien lorsque son appareil était "sous tension", mais dessinerait quelques centaines de microampères alors qu'il était hors tension pourrait aider.

— supercat

Je pense que ma confusion principale concernait le point auquel la tension de grille est référencée. La porte est toujours référencée à la source, mais la source est le terminal "positif" dans un PMOS, où c'est le terminal "négatif" dans un NMOS. Si le PMOS d'épuisement se trouvait sur le rail 5V de votre système, vous auriez besoin de 6V (par rapport au système commun) sur la porte pour le retenir. Alors, comme vous l'avez dit, où obtenez-vous cette tension? Cela devrait encore fonctionner pour mon circuit d'amorçage, je pense, où j'utilisais une résistance / zener pour générer 15V pour faire fonctionner un commutateur dont la sortie était de 24V. L'appauvrissement en PMOS couperait le zener une fois le 24V établi.

— Stephen Collings

Après un examen plus approfondi, cela ne fonctionnerait toujours pas comme je l'avais prévu.

— Stephen Collings

Donc, Tony, votre réponse (excuse) est que cette catégorie de transistors n'est tout simplement pas nécessaire à l'industrie. Droite?

— Ale..chenski

Oui et non, oui pour la nouvelle conception .. DK stocke toujours environ 80 types de modes d'épuisement N mais 0 types P et 6 105 types de modes d'amélioration (excusez-moi, donnez ou prenez)

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75