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Toshiba CMOS Logic ICs

2023-12-25 09:14| 发布者: 闪电| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 1、什麼是CMOSCMOS(互補金屬氧化物半導體)是由 P-ch MOSFET 和 N-MOSFET 組成; 使用 CMOS 電路配置的邏輯 IC 即稱為CMOS Logic IC。在 CMOS 電路中,僅當 MOSFET 導通和關斷時,閘極電流才流動;並且,閘極電流在 ...

1、什麼是CMOS

CMOS(互補金屬氧化物半導體)是由 P-ch MOSFET 和 N-MOSFET 組成; 使用 CMOS 電路配置的邏輯 IC 即稱為 CMOS Logic IC。

在 CMOS 電路中,僅當 MOSFET 導通和關斷時,閘極電流才流動;並且,閘極電流在穩定狀態下幾乎不流動。使用 CMOS 電路的 IC 相較傳統 TTL 型的功耗更低。

下圖顯示了 CMOS 邏輯閘的基本電路(反相器)


2、CMOS反相器的基本操作

CMOS 反相器可以利用 MOSFET 打開和關閉所達成的結果來表示。如下圖,當輸入為低電位時,N-ch MOSFET 截止,P -ch MOSFET 導通;此時,與電壓 VCC 幾乎相同的電壓被傳送到輸出端,是為高電位。

當高電位施加到輸入端,P-ch MOSFET 關斷,N-ch MOSFET 導通;輸出處於低電位,幾乎與 GND 相同。



3、CMOS Logic IC MOSFET的操作和特性

在 MOSFET 中,當閘極和源極之間的電位差大於固定值(閥值| Vth|)時,汲極和源極之間的電阻處於導通狀態;此時,汲極和源極之間的電阻稱為導通電阻。

但是,對於 N-ch MOSFET 和 P-ch MOSFET,閘極和源極之間施加的電壓方向是為相反。下圖顯示了 MOSFET 如何導通。

N-ch MOSFET:當閘極電位比源極電位高 |Vth| 時導通。

P-ch MOSFET:當閘極電位比源極電位低 |Vth| 時導通。



4、CMOS 的 VIN - ICC 特性(N-ch MOSFET + P-ch MOSFET)

下圖左顯示了 CMOS 的基本電路。

當 VIN 施以 VCC 或 GND 電位時,VCC 側或 GND 側的器件處於關閉,流通 VCC - GND 之間的 ICC 非常小,為 CMOS 電路的一大特色。

因此,在 CMOS Logic IC 中,當輸入信號保持不變(輸入為 VCC 或 GND 電位)時,ICC 呈現非常小。

下圖右顯示了 CMOS 的 VIN  -ICC 特性。

如上所述,當 VIN 為 0 至 |Vth| 或 VCC - |Vth| 至 VCC 時,在 VCC 和 GND 之間的電流(ICC)非常小。但是,當 VIN 介於 |Vth| 至 VCC - |Vth| 之間時,造成 P-ch MOSFET 到 N-ch MOSFET 的直通電流流動,這將迫使 ICC 增加。因此,必須注意不要使用 VIN 上升或下降時極慢的信號(稱為“慢速輸入”)。


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