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CMOS门电路详解

MOS管的开关特性  

CMOS集成电路中,以金属-氧化物-半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor  简称MOS)作为开关器件

MOS管的结构和工作原理





MOS管的输入、输出特性

对于共源极接法电路,闪击和衬底之间被二氧化硅绝缘层隔离,所以栅极电路为零

共源极接法电路:图a




夹断层(截止层)

条件:整个沟道都夹断


特点

用途:做无触点、断开状态的电子开关


可变电阻区

条件:源端与漏端沟道都不夹断

特点:

(1)vGS为定值时,iDvDS的线性函数,管子的漏源间呈现为线性电阻,且其阻值受vGS控制

(2)管压降vDS很小。

用途:做压控线性电阻和无触点的、闭合状态的电子开关。

恒流区(放大区或饱和区)

条件:

(1)源端沟道未夹断

(2)漏端沟道予夹断

特点:

(1)受控性: 输入电压vGS控制输出电流


(2)恒流性:输出电流iD 基本上不受输出电压vDS的影响

用途:可做放大器和恒流源


MOS管的基本开关电路

电路断开


电路导通



MOS管的四种基本类型




CMOS反相器工作原理

当NMOS管和PMOS管成对出现在电路中,且二者在工作中互补,称为CMOS管(意为互补)

电路结构如下图:





其他类型的CMOS门电路

与非门

任一输入端为低,设vA=0

 

输入全为高电平

 

或非门

任一输入端为高,设vA=1

 

输入端全为低




CMOS电路的优点  

1.静态功耗小

2. 允许电源电压范围宽(3~18V)。

3.  扇出系数大,噪声容限大。





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