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在 CMOS 工艺中，除了标准的 PMOS 和 NMOS，还会有 Native MOSFET（本征 MOSFET），主要是因为它在某些特殊电路中有独特的应用价值。
1. 低阈值电压（Vth）特性
- Native MOSFET 的阈值电压（Vth）接近 0V，甚至可能是负值，而常规 NMOS 的 Vth 通常在 0.3V~1.1V 左右。
- 这种特性使得 Native MOSFET 更容易导通，适用于低功耗应用，或者作为某些电路中的电流源、基准电路等。
2. 用于 Biasing Circuits
- 由于 Vth 低，Native MOSFET 在 偏置电路（Biasing Circuit）中可以提供更稳定的电流。
- 在低功耗模拟电路或模拟前端（AFE）中，Native MOSFET 常用于低压差（LDO）电源、运算放大器等电路的偏置电流源。
3. 用于低功耗逻辑或开关应用
- 在某些特殊的 低功耗逻辑 或低压开关电路 中，Native MOSFET 可以作为开关元件，减少静态功耗。
- 例如，在某些 SoC 芯片中，它可能用于电源管理单元（PMU）以减少漏电流。
4.Native MOSFET 与 PMOS/NMOS 的区别
Native MOSFET（本征 MOSFET）与标准 NMOS 和 PMOS 在结构、阈值电压、导通特性及应用方面存在明显区别，具体对比如下：
（1）Native MOSFET 与标准 NMOS/PMOS 的主要区别
| 特性 | Native MOSFET | NMOS | PMOS |
| 阈值电压 | 约 0V 或负值（-0.3V ~ 0.3V） | 0.3V ~ 1V | -0.3V ~ -1V |
| 沟道掺杂类型 | 低掺杂或无掺杂 | 轻掺杂 P 型 | 轻掺杂 N 型 |
| 导通方式 | Vgs > 0V 即可导通（更易导通） | Vgs > Vth 才能导通 | Vgs < Vth 才能导通 |
| 导通电阻 | 相对较高 | 低 | 低 |
| 主要用途 | 偏置电路、低功耗模拟电路、基准电流源 | 逻辑电路、开关控制 | 逻辑电路、负载开关 |
| 制造工艺 | 沟道区几乎不掺杂或仅有极少量掺杂 | 沟道区掺杂较多 | 沟道区掺杂较多 |
| 漏电流特性 | 漏电流较大（因 Vth 低） | 漏电流较低 | 漏电流较低 |
（2）Native MOSFET 与 NMOS、PMOS 在应用上的对比
| 应用场景 | Native MOSFET | NMOS | PMOS |
|---|---|---|---|
| 数字逻辑 | ❌ 很少使用 | ✅ 常用 | ✅ 常用 |
| 模拟电路 | ✅ 适用于低功耗偏置 | ✅ 可用于开关和放大 | ✅ 可用于开关和放大 |
| 电流基准源 | ✅ 常用 | ❌ 较少使用 | ❌ 较少使用 |
| 电源管理 | ✅ 低功耗启动电路 | ✅ 常用于功率级 | ✅ 适用于负载开关 |
总结
- Native MOSFET 本质上是 NMOS 的一个变种，但其阈值电压更低（接近 0V 或负值），更容易导通，因此适用于低电压、低功耗电路。
- 与标准 NMOS 和 PMOS 不同，Native MOSFET 主要用于模拟电路、基准电流源、偏置电路、低功耗电源管理，而非主流的数字逻辑设计。
- 在数字逻辑中，CMOS（NMOS+PMOS）搭配使用，而在某些低功耗的模拟电路中，Native MOSFET 可以提供更稳定的偏置电流。
正文完
发表至： 芯片半导体
2025-04-26
