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(共12张PPT)
特性曲线( N 沟道增强型 MOS 管)
特性曲线( N 沟道增强型 MOS 管)
G
D
S
3V
4V
5V
vGS = 6V
iD /mA
4
2
6
4
3
2
1
0
vGS /V
iD /mA
4
3
2
1
0
2
4
6
8
10
vDS /V
可
变
电
阻
区
饱和区
VTN
iD
开启电压
VT= 2 V
+
-
VGS
+
-
VDS
输出特性
转移特性
vDS = 6V
截止区
VGS VGS >VTN MOS管导通
P 沟道增强型 MOS 管:
VGS <0
N 沟道增强型 MOS 管:
VGS >0
VGS > VTP MOS管导通
VGS < VTP MOS管截止
5). MOS管的开关作用
开启电压
VTN >0
DD
OH
O
V
V
v
=
=
V
0
OL
O

=
V
v
TN
I
V
v
>
+VDD
RD
B
G
D
S
O
v
I
v
S
G
D
CI
RON
I
v
O
v
S
G
D
CI
I
v
O
v
<
TN
I
V
v
RON约在1k以内，与VGS的大小有关.
栅极与衬底之间存在电容CI，其容量约为几法。
导通
截止
a)N 沟道增强型 MOS 管)：
b. P 沟道增强型 MOS 管
-VDD
RD
B
G
D
S
vI
vO
开启电压
VTP<0
S
G
D
CI
O
v
vI
s
G
D
CI
RON
O
v
vI
导通
截止
3.1.4 CMOS 反相器
1、工作原理
A
L
1
+VDD
+10V
D1
S1
vi
vO
TN
TP
D2
S2
0V
+10V
vi
vGSN
vGSP
TN
TP
vO
0 V
0V
-10V
截止
导通
10 V
10 V
10V
0V
导通
截止
0 V
VTN = 2 V
VTP = - 2 V
逻辑图
逻辑表达式
电路逻辑功能分析:
1、列出电路状态表；（根据输入确定半导体器件开关状态及输出电平）
2、列出真值表；
3、确定逻辑 功能。
vi (A)
0
vO(L)
1
逻辑真值表
1
0
2. CMOS反相器的传输特性
iD
+VDD
+
vI
-
vO
TN
TP
A
B
C
D
E
F
VTN
VDD
VTH
VTP
AB 段：
vI < VTN ，
vO = VDD 、 iD 0， 功耗极小。
0
vO /V
vI /V
TN 截止、TP 导通，
BC 段：
TN 导通（可变电阻区），
vO 略下降。
转折电压
CD 段：
TN、TP 均工作在饱和区
DE、EF 段：
iD
+VDD
+
vI
-
vO
TN
TP
A
B
C
D
E
F
0
iD / mA
vI / V
VTH
A
B
C
D
E
F
VDD
VTH
0
vO / V
vI / V
电压传输特性
电流传输特性
AB、EF 段：
TN、TP总有一个为截止状态，故 iD 0 。
CD 段：
TN、Tp 均导通，流过两管的漏极电流达到最大值 iD = iD（max) 。
阈值电压：
VTH = 0.5 VDD
（VDD = 3 ~ 18 V）
2. CMOS反相器的特点
当 I=VDD时
SGP
V
≈
V
DD
当 I=0V时
1、静态功耗极小（微瓦数量级） :T1和T2总有一个是关断的,
而且内阻极高。
+VDD
+10V
D1
S1
vi
vO
TN
TP
D2
S2
0V
+10V
GSN
V
≈
0
O
i
D
v
O
i
D
O
工作点
v
O
SGN
V
≈
V
DD
SGP
V
≈
0
工作点
2、CMOS反相器的工作速度
在由于电路具有互补对称的性质，它的开通时间与关闭时间是相等的。平均延迟时间：10 ns。
带电容负载
输出从低电平
跳变为高电平
输出从高电平
跳变为低电平
3.1.3 其他CMOS门电路
A B
TN1 TP1 TN2 TP2
L
0 0
0 1
1 0
1 1
截止
导通
截止
导通
导通
导通
导通
截止
截止
导通
截止
截止
截止
截止
导通
导通
1
1
1
0
与非门
1、CMOS 与非门
vA
+VDD
+10V
T
P1
T
N1
T
P2
T
N2
A
B
L
vB
vL
A
B
&
0
0
1
0
0
1
1
1
Y =
如N个NMOS 管串联
(a)电路结构
(b)工作原理
2. CMOS 与门
+VDD
V
SS
T
P1
T
N1
T
P2
T
N2
A
B
Y
+VDD
G1
D1
S1
TN
TP
D2
S2
G2
VSS
A
B
&
L
1
A
B
&
L
或非门
3、CMOS 或非门
+VDD
+10V
T
P1
T
N1
T
N2
T
P2
A
B
L
A B
TN1 TP1 TN2 TP2
L
0 0
0 1
1 0
1 1
截止
导通
截止
导通
导通
导通
导通
截止
截止
导通
截止
截止
截止
截止
导通
导通
1
0
0
0
A
B
≥1
0
0
1
0
0
1
1
1
如N个PMOS 管串联

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