MOS、CMOS集成電路區別及特性-KIA MOS管

MOS集成電路是以金屬-氧化物-半導體（MOS）場效應晶體管為主要元件構成的集成電路 。簡稱MOSIC 。1964年研究出絕緣柵場效應晶體管。直到1968年解決了MOS器件的穩定。

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-半導體場效應晶體管組成。這種集成工藝主要用于數字集成電路的制造，電路集成度可以很高。

MOS集成電路特點：

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

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MOS電路，即CMOS電路。

PMOS門電路與NMOS電路的原理完全相同，只是電源極性相反而已。

數字電路中MOS集成電路所使用的MOS管均為增強型管子，負載常用MOS管作為有源負載，這樣不僅節省了硅片面積，而且簡化了工藝利于大規模集成。常用的符號如圖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集成電路連接時不必考慮電流的負載問題。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，從NMOS到CMOS直接連接時，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（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值相等的情況下，PMOS晶體管的跨導小于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，充電放電過程長，加之器件跨導小，所以工作速度更低，在NMOS電路(見N溝道金屬—氧化物—半導體集成電路)出現之后，多數已為NMOS電路所取代。只是,因PMOS電路工藝簡單,價格便宜，有些中規模和小規模數字控制電路仍采用PMOS電路技術。

PMOS集成電路是一種適合在低速、低頻領域內應用的器件。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就能滿足PMOS對輸入電平的要求。

CMOS集成電路--由絕緣場效應晶體管組成，由于只有一種載流子，因而是一種單極型晶體管集成電路，其基本結構是一個N溝道MOS管和一個P溝道MOS管，以推挽形式工作,能實現一定邏輯功能的集成電路,簡稱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，兩個漏極相連作為輸出端，如圖1(a)所示，則兩管正好互為負載，處于互補工作狀態。

當輸入低電平(Vi=Vss)時，PMOS管導通，NMOS管截止，輸出高電平，如圖1(b)所示。

當輸入高電平（Vi=VDD）時，PMOS管截止，NMOS管導通，輸出為低電平，如圖1(c)所示。

兩管如單刀雙擲開關一樣交替工作，構成反相器。

特點：

①靜態功耗低,每門功耗為納瓦級；

②邏輯擺幅大,近似等于電源電壓;

③抗干擾能力強,直流噪聲容限達邏輯擺幅的35%左右;

④可在較廣泛的電源電壓范圍內工作,便于與其他電路接口；

⑤速度快，門延遲時間達納秒級；

⑥在模擬電路中應用，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”，影響電路正常工作。

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