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CMOS-互補MOSFET工作原理及優勢簡介

HOTKING 2019-05-22 16:06:58 MOSFET mos管工作原理

在N溝道和P溝道CMOS連接电路中,两个MOSFET(P沟道MOSFET和N沟道MOSFET)串联连接,使P沟道器件的源极连接到正电源+ V DD,并连接N沟道器件的源极到地面。图中显示了CMOS管工作原理 - 输出波形。

CMOS-互补金属氧化物半导体场效应晶體管简介

互補金屬氧化物半導體器件是其中P溝道和N溝道增強MOSFET以推挽式布置連接的芯片。CMOS的基本連接如圖所示。

N溝道和P溝道CMOS連接
N溝道和P溝道CMOS連接

上图显示了各种CMOS连接,尤其是N溝道和P溝道CMOS連接。

在該電路中,兩個MOSFET(P溝道MOSFET和N溝道MOSFET)串聯連接,使P溝道器件的源極連接到正電源+VDD,並連接N溝道器件的源極到地面。兩個器件的柵極作爲公共輸入連接,兩個器件的漏極端子作爲公共輸出連接在一起。

当输入保持在0伏特的低电平时,MOSFET T1的栅极相对于源极S处于负电位。因此,MOSFET T1将导通,其電阻RON= 1千欧姆,而栅极MOSFET T2相對于其源極爲0伏。所以T2将關閉,其電阻 RSoff = 10 ^ 10欧姆。这两个電阻都像一个分压器,其输出约为+VDD

在其他情況下,當輸入保持在+VDD伏特的高电平时,则MOSFET T1的柵極相對于源極處于零電位,因此T1 将关断,其電阻R0FF= 10 ^ 10欧姆 MOSFET T2的栅极相对于其源极处于正电位,因此MOSFET T2 将导 通,其電阻RON = 1 Kilo Ohm。在这种情况下,输出约为0伏。

CMOS管工作原理-波形
CMOS波形

上圖顯示了CMOS管工作原理 - 输出波形。

除了從+VDD到零電壓或從零上升到+VDD的短时间外,P沟道MOSFET(或PMOST)和N沟道MOSFET(或NMOS)的串联组合關閉一个晶體管然后从电源中抽出电流。因此,CMOS电路与输入或高或低操作 而绘图没有从供电除了在短暂的时间,而与高和低输出电平之间的切换,当两个晶體管为ON为一个被接通其他 是 关断。实际上,CMOS电路的功耗在直流条件下为零,随着施加的信号频率增加而增加,因为电路更频繁地切换。

CMOS器件主要用于数字电路,工作时提供0 V或+VDD(+ 5 V)输出,同时从电源获取非常少的功率。大多数低功耗IC(集成电路)使用CMOS内置晶體管。图中所示的曲线给出了输入和输出电压之间的关系。

CMOS的優勢

CMOS的主要优点是功耗非常小,通常为50 nW。



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