NMOS Vs PMOS

在文献[2]中，提到了这样一句话，In most CMOS technologies,PMOS devices are quite inferior to NMOS transistors.

也就是说，PMOS的在很多性能上，不如NMOS。为什么呢？

(2) 

首先，PMOS中的多子是空穴，NMOS中的多子是电子，而空穴的迁移率要小于电子。

这是因为，当自由电子形成后，它不需要与其他原子进行交互，独立运动。而对于空穴而言，它是需要与其他原子进行交互的，比如说，空穴想从位置1移动到位置3，它不是像电子一样，直接就过去了，而是需要位置2的电子进入位置1中的空穴，以在位置2形成空穴，然后位置3的电子跳入位置2的空穴，以在位置3形成空穴，也就是需要不断重复release-trap-release的过程。

(3)

而NMOS和PMOS的低频I/V公式，如果忽略掉各种二阶效应的话，公式如下图所示。

又因为

那么在相同的尺寸下，NMOS的电流要大于NMOS的电流。

同样的，NMOS和PMOS的互导gm的公式如下图所示。

所以NMOS的互导要大于PMOS的互导。

(4)

在文献[2]中，还提到说，for given dimensions and bias currents,NMOS transistors exhibit a higher output resistance.

同样，在文献[2]中的2.4.4节，有给出0.5um工艺的level 1的spice model参数。

可以看到，沟道调制因子λp=2*λn，又因为：

所以，当偏置电流一样时，NMOS的输出电阻会更大。

(5)

也有个例外，就是当要求闪烁噪声比较低的时候，则会选择PMOS。

参考文献(下载见下图的二维码):

[1] Behzad Razavi, Fundamentals of Microelectronics

[2]  Behzad Razavi，Design of Analog CMOS Integrated Circuits 

[3] Behzad Razavi，RF Microelectronics  

来源：加油射频工程师