一种高速或高密度硅栅极CMOS：HC-MOS

HC-MOS是一种高速或高密度硅栅极CMOS，其静态功耗低于等效的LSTTL同类产品。即使系统的复杂性增加，该设备的功耗也较小。可以使用易于使用的方程式来计算任何CMOS器件的功耗，本文将对此进行讨论。

介绍

如果只有一个特性可以证明CMOS的存在，那就是低功耗。在静态状态下，高速CMOS的功耗比等效的LSTTL功能小五至七个数量级。切换时，金属栅极和高速硅栅极CMOS所消耗的功率与设备的工作频率成正比。这是因为工作频率越高，设备切换的频率就越高。由于每个过渡都需要功率，因此功耗会随着频率的增加而增加。首先，我们将描述HC-CMOS和LSTTL应用中功耗的原因。接下来将进行MM54HC / MM74HC与LSTTL功耗的比较。最后，将讨论器件封装所施加的最大功耗额定值。

静态功耗

理想情况下，当不切换CMOS集成电路时，应该没有从VCC到地的直流电流路径，并且该器件完全不应该吸收任何电源电流。但是，由于半导体的固有特性，少量泄漏电流流经集成电路上所有反向偏置的二极管结。这些泄漏是由二极管区域中热生成的载流子引起的。随着二极管温度的升高，这些不需要的电荷载流子的数量也会增加，因此泄漏电流会增加。

将所有CMOS器件的漏电流指定为ICC。当所有输入均保持在VCC或接地，并且所有输出均断开时，这是从VCC流向地面的DC电流。这称为静态。

对于MM54HC / MM74HC系列，规定的ICC为25°C，85°C和125°C的环境温度（TA）。根据设备的复杂程度，每种温度下都有三种不同的规格。二极管结的数量随着电路复杂性的增加而增加，从而增加了泄漏电流。表1总结了MM54HC / MM74HC系列的最坏情况ICC规范。此外，应注意的是，当温度降至25°C以下时，最大ICC电流将降低。

动态功耗

动态功耗基本上是充电和放电电容的结果。它可以分为三个基本组成部分：

负载电容瞬态耗散

内部电容瞬态耗散

切换过程中出现尖峰电流。

负载电容瞬态耗散功耗

的第一贡献是外部负载电容的充电和放电。图1是驱动电容性负载的简单CMOS反相器的示意图。

内部电容瞬态耗散

内部电容瞬态耗散与负载电容耗散相似，不同之处在于内部寄生“片上”电容正在充电和放电。图3是与两个CMOS反相器相关的寄生节点电容的示意图。

C1和C2是分别与P和N沟道晶体管的栅极区域以及源极和沟道区域的重叠相关的电容。C3是由于栅极和源极（输出）的重叠引起的，被称为米勒电容。C4和C5分别是从输出到VCC和地的寄生二极管的电容。

编辑：hfy