¿Dónde están los transistores PMOS de agotamiento?

En la escuela, me enseñaron sobre los transistores PMOS y NMOS, y sobre los transistores de modo de mejora y agotamiento. Aquí está la versión corta de lo que entiendo:

Mejora significa que el canal está normalmente cerrado. El agotamiento significa que el canal está normalmente abierto.

NMOS significa que el canal está hecho de electrones libres. PMOS significa que el canal está hecho de agujeros libres.

Mejora NMOS: el voltaje positivo de la puerta atrae electrones, abriendo el canal.
Mejora PMOS: el voltaje negativo de la puerta atrae agujeros, abriendo el canal.
NMOS de agotamiento: el voltaje negativo de la puerta repele los electrones, cerrando el canal.
PMOS de agotamiento: el voltaje positivo de la puerta repele los agujeros y cierra el canal.

Han pasado seis años desde que comencé a trabajar en el diseño para vivir, y en al menos una ocasión he querido (o al menos pensé que quería) un transistor PMOS de agotamiento. Parecía una buena idea para un circuito de arranque para una fuente de alimentación, por ejemplo. Sin embargo, no parece que existan tales dispositivos.

¿Por qué no hay agotamiento de transistores PMOS? ¿Mi comprensión de ellos es defectuosa? ¿Son inútiles? Imposible de construir? ¿Tan costoso de construir que se prefiere una combinación más barata de otros transistores? ¿O están ahí afuera y simplemente no sé dónde mirar?

— Stephen Collings
fuente

Son menos

— eficaces

Con los transistores GaAs, el modo de agotamiento ha sido y sigue siendo más común que el modo de mejora. No me preguntes por qué.

— Telaclavo

Sí, incluso me he preguntado sobre eso! Alguna información adicional en caso de que alguien se tropiece con esto: Supertex hace algunos buenos mosfets en modo de agotamiento de n canales, puede usarlos: supertex.com/pdf/misc/d_mode_mosfets_SG_device.pdf ¡ También tienen notas de aplicación!

Sí, sabemos sobre NMOS, ¡la pregunta es específicamente sobre el agotamiento de PMOS!

— Federico Russo

"Operación sin energía: pasar video analógico" analiza una aplicación particular en la que los transistores de modo de agotamiento pueden ser útiles.

— davidcary

Wiki dice ...

En un MOSFET en modo de agotamiento, el dispositivo está normalmente ENCENDIDO con voltaje de fuente de puerta cero. Dichos dispositivos se utilizan como "resistencias" de carga en circuitos lógicos (en lógica NMOS de carga de agotamiento, por ejemplo). Para los dispositivos de carga de agotamiento de tipo N, el voltaje de umbral puede ser de aproximadamente –3 V, por lo que se puede apagar tirando de la compuerta a 3 V negativos (en comparación, el drenaje es más positivo que la fuente en NMOS). En PMOS, las polaridades se invierten.

Entonces, para un PMOS en modo de agotamiento, normalmente está ENCENDIDO a cero voltios, pero necesita 3 V o más en la puerta más alta que el voltaje de suministro para APAGARSE. ¿De dónde sacas ese voltaje? Creo que es por eso que es poco común.

En la práctica ahora los llamamos interruptores de lado alto o interruptores de lado bajo para MOSFET de potencia. Prefieren no combinar el modo de mejora y agotamiento en el mismo chip, ya que los costos de procesamiento son casi el doble. Esta patente define alguna innovación y mejor descripción física. de lo que puedo recordar http://www.google.com/patents/US20100044796

Es posible, aunque lo que sugiere y el rendimiento son cuestiones clave. Sin embargo, cuando se trata de ESR bajo, los MOSFETS son como interruptores controlados por voltaje con ESR que cambian en una amplia gama de voltajes de CC a diferencia de los transistores bipolares que son de 0.6 a <2V para un pico máximo en algunos casos. También para los MOSFET es constructivo pensar que tienen una ganancia de impedancia de 50 a 100 cuando se observan cargas y ESR de la fuente. Entonces, considere que necesita una fuente de 100 ohmios para manejar un MOSFET de 1 ohm y una fuente de 10 ohmios para manejar un MOSFET de 10mΩ si usa 100: 1, Conservador es 50: 1. Esto es SOLO importante durante el período de transición del interruptor, no la corriente de compuerta de estado estable.

Mientras que el hFE bipolar cae drásticamente, considera que un hFe de 10 a 20 es bueno cuando está saturado para un interruptor de encendido.

También considere que los MOSFETS son interruptores controlados por carga durante la transición, por lo que desea tener una gran carga disponible para impulsar la capacitancia de la puerta y la carga reflejada en la puerta con un controlador de puerta de baja ESR, si desea hacer una transición rápida y evitar el timbre de conmutación o Shorts cruzados de puente. Pero eso depende de las necesidades de diseño.

Espero que no sea demasiada información y la patente explica cómo funciona para todos los modos de agotamiento y mejora del tipo PN en términos de física del dispositivo.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
fuente

Un uso que puedo imaginar para un PFET en modo de agotamiento con un punto de desconexión de ~ 2V sería agotar las tapas de almacenamiento para un dispositivo que se puede encender y apagar. Algunos dispositivos (ensamblajes), cuando se desconecta la alimentación, se sientan durante mucho tiempo con VDD alrededor de 0.6-0.8 voltios. Si dicho dispositivo está conectado a una entrada de procesador y emite lo que considera "alto", eso puede aumentar el consumo de corriente del procesador en docenas de microamperios. Agregar un PFET en modo de agotamiento que no dibujaría nada cuando su dispositivo se "encendiera", pero dibujaría unos cientos de microamperios cuando se apagara podría ayudar.

— supercat

Creo que mi confusión clave fue sobre a qué punto se refiere el voltaje de la puerta. La puerta siempre hace referencia a la fuente, pero la fuente es el terminal "positivo" en un PMOS, donde es el terminal "negativo" en un NMOS. Si el PMOS de agotamiento estaba en el riel de 5 V de su sistema, necesitaría 6 V (en relación con el sistema común) en la puerta para mantenerlo alejado. Entonces, como dijiste, ¿de dónde sacas ese voltaje? Creo que aún debería funcionar para mi circuito de arranque, donde estaba usando una resistencia / zener para generar 15V para ejecutar un conmutador cuya salida era de 24V. Depleción PMOS cortaría el zener una vez que se establecieran 24V.

— Stephen Collings

Tras una consideración adicional, todavía no funcionaría de la manera que pretendía.

— Stephen Collings

Entonces, Tony, tu respuesta (excusa) es que esta categoría de transistor simplemente no es necesaria para la industria. ¿Derecho?

— Ale..chenski

Sí y no, sí para el nuevo diseño ... DK todavía almacena alrededor de 80 N tipos de modo de agotamiento pero 0 tipos P y 6.105 tipos de modo de mejora (disculpe, más o menos)

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75