CMOS電路比TTL電路較晚問世,，但應(yīng)用和發(fā)展都較快，大有后來者居上,、趕超并取代之勢,，目前應(yīng)用很廣泛，是學(xué)習(xí)電子技術(shù)的重要電路,。

1.CMOS邏輯門電路的組成結(jié)構(gòu)

CMOS電路是互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體電路的英文字頭縮寫。它由絕緣場效應(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N溝道MOS管和一個P溝道MOS管,，如圖1所示,。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),。

圖1  CMOS電路基本結(jié)構(gòu)示意圖

·當(dāng)輸入低電平(V_i=V_ss)時，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（V_i=V_DD）時,，PMOS管截止，NMOS管導(dǎo)通,，輸出為低電平,，如圖1(c)所示。兩管如單刀雙擲開關(guān)一樣交替工作,，構(gòu)成反相器,。

2.CMOS邏輯門電路的制造工藝

CMOS電路中的主要組成是金屬-氧化物-半導(dǎo)體管,，做在同一基片上，其間自然是隔離的,，無需專門的隔離措施,。圖2為CMOS反相器的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。在制造時,，首先在N型硅襯底上擴(kuò)散P型區(qū),，這個P型區(qū)通常叫做P阱，也就是N-MOS管的襯底,；在P阱內(nèi)再用擴(kuò)散法制作兩個N型區(qū),，以形成N-MOS管（N溝道MOS管）。而P-MOS管則可直接做在N型硅襯底上,。

圖2  CMOS反相器的芯片結(jié)構(gòu)示意圖

由上述可見,，CMOS電路比雙極型電路制造工藝簡單、工序少,，由于節(jié)省了隔離槽占用的面積,，還可大大提高電路集成度。當(dāng)然,，若與單溝道MOS電路相比,，工藝上要稍復(fù)雜些，例如它要多用兩塊光刻板,，還需要P阱保護(hù)環(huán),，因而芯片利用率也要低些。

3.CMOS邏輯門電路的特點

①功耗

表1列出了各種MOS電路的四個主要參數(shù),。

表1 國產(chǎn)TTL和MOS電路主要參數(shù)

CMOS電路采用互補(bǔ)結(jié)構(gòu),，工作時總是一個MOS管處于導(dǎo)通、另一個MOS管處于截止?fàn)顟B(tài),，因而電路功耗理論上為零,。實際上，由于存在硅表面和PN結(jié)的泄露電流,，量值約數(shù)百毫微安,，因而尚有微瓦量級的靜態(tài)功耗，但相比于TTL電路則低多了,。功耗低,，這是CMOS電路的一個突出優(yōu)點。圖3為兩種電路的動態(tài)功耗電流曲線,。

圖3  TTL與CMOS兩種電路的動態(tài)功耗電流曲線