MOS、CMOS集成電路區(qū)別及特性-KIA MOS管

MOS集成電路是以金屬-氧化物-半導(dǎo)體（MOS）場(chǎng)效應(yīng)晶體管為主要元件構(gòu)成的集成電路 。簡(jiǎn)稱(chēng)MOSIC 。1964年研究出絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管。直到1968年解決了MOS器件的穩(wěn)定。

MOS集成電路是一種常用的集成電路。最小單元是反相器，由兩只金屬一氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成。這種集成工藝主要用于數(shù)字集成電路的制造，電路集成度可以很高。

MOS集成電路特點(diǎn)：

制造工藝比較簡(jiǎn)單、成品率較高、功耗低、組成的邏輯電路比較簡(jiǎn)單，集成度高、抗干擾能力強(qiáng)，特別適合于大規(guī)模集成電路。

MOS集成電路包括:

NMOS管組成的NMOS電路、PMOS管組成的PMOS電路及由NMOS和PMOS兩種管子組成的互補(bǔ)MOS電路，即CMOS電路。

PMOS門(mén)電路與NMOS電路的原理完全相同，只是電源極性相反而已。

數(shù)字電路中MOS集成電路所使用的MOS管均為增強(qiáng)型管子，負(fù)載常用MOS管作為有源負(fù)載，這樣不僅節(jié)省了硅片面積，而且簡(jiǎn)化了工藝?yán)诖笠?guī)模集成。常用的符號(hào)如圖1所示。

NMOS集成電路是N溝道MOS電路，NMOS集成電路的輸入阻抗很高，基本上不需要吸收電流，因此，CMOS與NMOS集成電路連接時(shí)不必考慮電流的負(fù)載問(wèn)題。NMOS集成電路大多采用單組正電源供電，并且以5V為多。

CMOS集成電路只要選用與NMOS集成電路相同的電源，就可與NMOS集成電路直接連接。不過(guò)，從NMOS到CMOS直接連接時(shí)，由于NMOS輸出的高電平低于CMOS集成電路的輸入高電平，因而需要使用一個(gè)（電位）上拉電阻R，R的取值一般選用2～100KΩ。

P溝道MOS晶體管的空穴遷移率低,因而在MOS晶體管的幾何尺寸和工作電壓絕對(duì)值相等的情況下，PMOS晶體管的跨導(dǎo)小于N溝道MOS晶體管。

此外，P溝道MOS晶體管閾值電壓的絕對(duì)值一般偏高，要求有較高的工作電壓。它的供電電源的電壓大小和極性,與雙極型晶體管——晶體管邏輯電路不兼容。

PMOS因邏輯擺幅大，充電放電過(guò)程長(zhǎng)，加之器件跨導(dǎo)小，所以工作速度更低，在NMOS電路(見(jiàn)N溝道金屬—氧化物—半導(dǎo)體集成電路)出現(xiàn)之后，多數(shù)已為NMOS電路所取代。只是,因PMOS電路工藝簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜，有些中規(guī)模和小規(guī)模數(shù)字控制電路仍采用PMOS電路技術(shù)。

PMOS集成電路是一種適合在低速、低頻領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的器件。PMOS集成電路采用-24V電壓供電。采用直接接口方式，一般CMOS的電源電壓選擇在10～12V就能滿(mǎn)足PMOS對(duì)輸入電平的要求。

CMOS集成電路--由絕緣場(chǎng)效應(yīng)晶體管組成，由于只有一種載流子，因而是一種單極型晶體管集成電路，其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)N溝道MOS管和一個(gè)P溝道MOS管，以推挽形式工作,能實(shí)現(xiàn)一定邏輯功能的集成電路,簡(jiǎn)稱(chēng)CMOS。如圖所示。

工作原理：

由于兩管柵極工作電壓極性相反，故將兩管柵極相連作為輸入端，兩個(gè)漏極相連作為輸出端，如圖1(a)所示，則兩管正好互為負(fù)載，處于互補(bǔ)工作狀態(tài)。

當(dāng)輸入低電平(Vi=Vss)時(shí)，PMOS管導(dǎo)通，NMOS管截止，輸出高電平，如圖1(b)所示。

當(dāng)輸入高電平（Vi=VDD）時(shí)，PMOS管截止，NMOS管導(dǎo)通，輸出為低電平，如圖1(c)所示。

兩管如單刀雙擲開(kāi)關(guān)一樣交替工作，構(gòu)成反相器。

特點(diǎn)：

①靜態(tài)功耗低,每門(mén)功耗為納瓦級(jí)；

②邏輯擺幅大,近似等于電源電壓;

③抗干擾能力強(qiáng),直流噪聲容限達(dá)邏輯擺幅的35%左右;

④可在較廣泛的電源電壓范圍內(nèi)工作,便于與其他電路接口；

⑤速度快，門(mén)延遲時(shí)間達(dá)納秒級(jí)；

⑥在模擬電路中應(yīng)用，其性能比NMOS電路好；

⑦與NMOS電路相比，集成度稍低；

⑧有“自鎖效應(yīng)”，影響電路正常工作。

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