详细讲解cmos反相器的原理及特点

CMOS(cornplementary MOS)由成对的互补p沟道与n沟道MOSFET所组成．CMoS逻辑成为目前集成电路设计最常用技术的缘由，在于其有低功率损耗以及较佳的噪声抑止才干．事实上，由于低功率损耗的需求，目前仅有CMOS技术被运用于ULSI的制造．

   CMOS反相器

   如图6. 28所示，CMOS反相器为CMOS逻辑电路的基本单元．在CMOS反相器中，p与n沟道晶体管的栅极衔接在一同，并作为此反相器的输入端，而此二晶体管的漏极也连接在一同，并作为反相器的输出端.n沟道MOSFET的源极与衬底接点均接地，而p沟道MOSFET的源极与衬底则衔接至电源供应端(VDD)，需留意的是p沟道与n沟道MOSFET均为增强型晶体管，当输入电压为低电压时（即vin=O，VGsn=o｜VTp｜（VGSp与VTp为负值），所以p沟道MOSFET．为导通态，

因此，输出端经过p沟道MOSFET充电至VDD，当输入电压逐渐升高，使栅极电压等于VDD时，由于VGSn＝VDD>VTn，所以n沟道MOSFET将被导通，而由于｜VGSp ｜≈O<｜VTp｜，所以p沟道MOSFET将被关闭．因此输出端将经n沟道MOSFET放电至零电势，

   

欲更深化天文解CMOS反相器的工作，可先画出晶体管的输出特性，如图6.29所示，其中显现Ip以及In为输出电压（Vout）函数．Ip为p沟道MOSFET由源极（衔接至VDD）流向漏极（输出端）的电流；In为n沟道MOSFET由漏极（输出端）流向源极（衔接至接地端）

的电流．需留意的是在固定Vout下，增加输入电压(vin)将会增加In而减少Ip，但是在稳态时，In应与Ip相同，关于给定一个Vin可由In(Vin)与Ip(Vin)的截距，计算出相对应的Vout如图6. 29所示．如图6.30所示的Vin-Vout曲线称为CMOS反相器的传输曲线．

   
 CMOS反相器的一个重要的特性是，当输出处于逻辑稳态（即Vout=或VDD）时，仅有一个晶体管导通，因此由电源供应处流到地端的电流非常小，且相当于器件关闭时的漏电流．事实上，只需在两个器件暂时导通时的极短暂态时间内才会有大电流流过，因此与其他种类如n沟道MOSFET、双极型等逻辑电路相比，其稳态时的功率损耗甚低.