MOS、CMOS集成电路区别及特性-KIA MOS管

MOS集成电路是以金属-氧化物-半导体（MOS）场效应晶体管为主要元件构成的集成电路 。简称MOSIC 。1964年研究出绝缘栅场效应晶体管。直到1968年解决了MOS器件的稳定。

MOS集成电路是一种常用的集成电路。最小单元是反相器，由两只金属一氧化物-半导体场效应晶体管组成。这种集成工艺主要用于数字集成电路的制造，电路集成度可以很高。

MOS集成电路特点：

制造工艺比较简单、成品率较高、功耗低、组成的逻辑电路比较简单，集成度高、抗干扰能力强，特别适合于大规模集成电路。

MOS集成电路包括:

NMOS管组成的NMOS电路、PMOS管组成的PMOS电路及由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路，即CMOS电路。

PMOS门电路与NMOS电路的原理完全相同，只是电源极性相反而已。

数字电路中MOS集成电路所使用的MOS管均为增强型管子，负载常用MOS管作为有源负载，这样不仅节省了硅片面积，而且简化了工艺利于大规模集成。常用的符号如图1所示。

NMOS集成电路是N沟道MOS电路，NMOS集成电路的输入阻抗很高，基本上不需要吸收电流，因此，CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。NMOS集成电路大多采用单组正电源供电，并且以5V为多。

CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源，就可与NMOS集成电路直接连接。不过，从NMOS到CMOS直接连接时，由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平，因而需要使用一个（电位）上拉电阻R，R的取值一般选用2～100KΩ。

P沟道MOS晶体管的空穴迁移率低,因而在MOS晶体管的几何尺寸和工作电压绝对值相等的情况下，PMOS晶体管的跨导小于N沟道MOS晶体管。

此外，P沟道MOS晶体管阈值电压的绝对值一般偏高，要求有较高的工作电压。它的供电电源的电压大小和极性,与双极型晶体管——晶体管逻辑电路不兼容。

PMOS因逻辑摆幅大，充电放电过程长，加之器件跨导小，所以工作速度更低，在NMOS电路(见N沟道金属—氧化物—半导体集成电路)出现之后，多数已为NMOS电路所取代。只是,因PMOS电路工艺简单,价格便宜，有些中规模和小规模数字控制电路仍采用PMOS电路技术。

PMOS集成电路是一种适合在低速、低频领域内应用的器件。PMOS集成电路采用-24V电压供电。采用直接接口方式，一般CMOS的电源电压选择在10～12V就能满足PMOS对输入电平的要求。

CMOS集成电路--由绝缘场效应晶体管组成，由于只有一种载流子，因而是一种单极型晶体管集成电路，其基本结构是一个N沟道MOS管和一个P沟道MOS管，以推挽形式工作,能实现一定逻辑功能的集成电路,简称CMOS。如图所示。

工作原理：

由于两管栅极工作电压极性相反，故将两管栅极相连作为输入端，两个漏极相连作为输出端，如图1(a)所示，则两管正好互为负载，处于互补工作状态。

当输入低电平(Vi=Vss)时，PMOS管导通，NMOS管截止，输出高电平，如图1(b)所示。

当输入高电平（Vi=VDD）时，PMOS管截止，NMOS管导通，输出为低电平，如图1(c)所示。

两管如单刀双掷开关一样交替工作，构成反相器。

特点：

①静态功耗低,每门功耗为纳瓦级；

②逻辑摆幅大,近似等于电源电压;

③抗干扰能力强,直流噪声容限达逻辑摆幅的35%左右;

④可在较广泛的电源电压范围内工作,便于与其他电路接口；

⑤速度快，门延迟时间达纳秒级；

⑥在模拟电路中应用，其性能比NMOS电路好；

⑦与NMOS电路相比，集成度稍低；

⑧有“自锁效应”，影响电路正常工作。

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