pMOS

Un transistor pMOS es un transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico construido sobre un sustrato de tipo n con una capa de inversión de tipo p como su canal conductor. La corriente fluye a través de huecos (portadores de carga positiva) en lugar de electrones. El dispositivo conmuta o amplifica aplicando un voltaje negativo a la puerta con respecto a la fuente, lo que atrae huecos al canal y reduce la barrera de potencial. Cuando el voltaje de la puerta alcanza el umbral, aproximadamente de -0.4 a -0.7 voltios dependiendo del nodo de proceso, el canal conduce.

Los transistores pMOS son más lentos que sus contrapartes nMOS porque la movilidad de los huecos en el silicio es aproximadamente 2.5 veces menor que la movilidad de los electrones. Esta desventaja se acepta porque los dispositivos pMOS sobresalen al llevar las líneas de señal al voltaje de suministro positivo (VDD), complementando a los dispositivos nMOS que tiran hacia tierra. En la lógica CMOS (Complementary MOS), el emparejamiento de pMOS y nMOS en configuración push-pull elimina el consumo de corriente en estado estacionario, lo que convierte a CMOS en la familia lógica dominante desde la década de 1980.

Modos de falla comunes y limitaciones prácticas

La electromigración y los efectos de portadores calientes afectan a los pMOS con menos severidad que a los nMOS con la misma geometría, pero los efectos térmicos aún dominan las preocupaciones modernas de confiabilidad. La degradación del óxido de la puerta bajo estrés de voltaje negativo puerta-fuente sigue siendo una consideración de diseño. En circuitos analógicos, los dispositivos pMOS se prefieren como fuentes de corriente y cargas activas porque su alta impedancia de salida y la corriente controlada por la puerta los hacen adecuados para etapas de ganancia. La baja velocidad de conmutación limita los pMOS a aplicaciones donde la velocidad no es el cuello de botella, como redes de polarización o espejos de corriente de alta impedancia.

La designación "p" se refiere puramente al tipo de dopaje del canal, distinguiendo claramente los pMOS de los nMOS en la notación esquemática y las tablas de hojas de datos. Los nodos de proceso modernos, hasta 5 nanómetros, todavía utilizan transistores pMOS en las bibliotecas lógicas, aunque la distinción entre dopantes de tipo p y de tipo n se vuelve menos intuitiva a medida que la escala de la longitud de la puerta se acerca a los límites físicos. Las reglas de diseño para pMOS enfatizan la conexión de la fuente y el sustrato a VDD y requieren una atención cuidadosa a las rutas de conducción de diodos parásitos si los cambios de voltaje del sustrato ocurren inesperadamente.