而宽频带隙半导体则像原文如此和氮化镓在数据中心和电动汽车等高压应用中越来越受欢迎，硅场效应晶体管远未被遗忘。
硅、碳化硅和氮化镓的效率和开关频率。图片由Maerz等人提供ResearchGate
由于硅场效应管仍被广泛使用，设计师也要求这项技术在更高的电压下获得更高的效率。为了应对这一挑战，ROHM半导体最近宣布了其第五代p沟道mosfet为高端开关应用带来更好的性能．
NMOS和PMOS布局
n沟道(NMOS)和p沟道(PMOS) MOSFET之间的区别与ROHM的声明有关，因为该公司正努力将n沟道MOSFET的一些优势带到这个新的p沟道MOSFET家族。
CMOS技术中NMOS和PMOS的硅布局。图片由杜克大学
NMOS和PMOS设备的工作原理是一样的，但在某种程度上可以看作是彼此的对立面。从硅布局的角度来看，NMOS由两个负掺杂的n+阱(漏极和源极)和一个正掺杂的p型衬底组成。另一方面，PMOS有两个正掺杂的p+型阱和一个负掺杂的n型衬底。
当NMOS器件在栅电压的高侧使用时，即在比需要的更高的输入电压时，其效率更高。然而，这可能导致复杂的电路配置。另一方面，PMOS器件可以在降低设计负载的同时简化电路配置，因为它们可以在比输入电压更低的栅极电压下驱动。
不同布局，不同操作
这种布局上的差异导致了操作上的差异。
为了在NMOS中诱导沟道，设计者必须在栅极相对于源极施加一个非常正的电压，以在沟道中创建一个倒转层，允许负电子在漏极和源极之间流动。PMOS则需要相反的条件，需要栅极相对于源极的低电压，允许通道上的正孔流动。
这一现象包含的复杂性远远超出了简单解释的范围。下图显示了对整个操作区域和偏置需求的更全面的看法。
NMOS与PMOS的操作区域、偏置点和当前方程。图片由张集康教授
除了要用不同的偏置点，NMOS和PMOS器件有不同的载流子类型(空穴和电子)．电子具有比空穴高得多的移动性(高出2到3倍)，这意味着NMOS器件具有更快的开关时间和更低的R，更节能DS(上)值。
弱1和0
如果PMOS设备更慢，效率更低，为什么还要使用它呢?有时它们是唯一的选择;NMOS器件在某些应用中不能总是有效地使用。
NMOS器件在VDD驱动下通过“弱1”。计算由VLSI &硕士
由于前面讨论的偏置点要求，NMOS设备并不适合作为上拉设备使用．对于NMOS来说，VGS必须大于Vt。如果漏极连接到VDD(一种上拉配置)，并且被等效于VDD的电压驱动，其源只能到达VGS- Vt。这被称为通过“弱1”，因为整个电压不能通过设备。
同样，PMOS设备通过“弱0”，不适合下拉网络。
复杂的电路
因此，为了在上拉应用中成功地使用NMOS器件，设计人员必须在高于输入电压的电压水平上驱动栅极。当然，这里的问题是，这需要复杂的额外电路，包括直流-直流转换器来产生额外的电压。否则，人们就必须接受PMOS的相对低效。
ROHM的新一代PMOS
虽然NMOS的运行效率总是高于PMOS，但这并不是说PMOS无法改进。这似乎是ROHM的第五代PMOS设备的意图。
根据ROHM的说法，新一代产品同时具有-40 V和-60 V的器件，R分别降低了62%和52%DS(上)与传统产品相比。这些值可以低至5.2毫欧姆，高至78毫欧姆。
ROHM的5代PMOS器件的应用电路。图片由罗姆半导体
ROHM声称，这些改进是对器件结构进行整合优化的结果，同时“采用了一种新的设计，可以缓解电场最集中的门沟角的电场集中。”通过这种方式，该公司已经能够提高可靠性，同时最大限度地减少导通电阻。
升级电源管理和工业交换机
随着PMOS器件效率的提高，设计人员在应用中面临的NMOS和PMOS器件之间的权衡更少。ROHM的设想是，新的家庭有助于设计师与风扇电机和电源管理开关或工业开关的工业或大型消费设备。这可以扩展到机器人、交流系统和工厂自动化。
