第四节M0S逻辑门 余器路命得命除解象段命 双极型三极管 半导体三极管分为: 汤效应三极管 双极型三极管:电流控制元件,载流子有空穴、电子 两种。 场效应三极管:电压控制元件,仅用一种载流子参与 导电。电子作为载流子称为N沟道器件,空穴作为载流子的 称为P沟道器件。每一类又分为增强型和耗尽型两种。 增强型:vGs=0,无导电沟道,L=0 耗尽型:Vs=0,有导电沟道,Lb≠0 MOS逻辑门分为三类:NMOS、PMOS、和CMOS 回回阿呵回阿回呵回回呵呵回回呵回回呵阿回呵呵回回阿呵同回呵回回呵4≯國
半导体三极管分为： 双极型三极管 场效应三极管 双极型三极管：电流控制元件，载流子有空穴、电子 两种。 场效应三极管：电压控制元件，仅用一种载流子参与 导电。电子作为载流子称为N沟道器件，空穴作为载流子的 称为P沟道器件。每一类又分为增强型和耗尽型两种。 增强型：VGS = 0, 无导电沟道，ID = 0 耗尽型：VGS = 0, 有导电沟道，ID ≠ 0 MOS逻辑门分为三类：NMOS、PMOS、和CMOS
NMSi8们 紧命得电命斜除解命段你 1、电阻负载倒相器〔非门) 电路组成: 假设th=15°+Vn0 T:N沟道增强型MoS管 G:栅极D:漏级S:源极 AF VD:电源5-10V 01 OF Vth:开启电压0.5-2V 10 Rp:漏级负载电阻25KΩ 导通条件: Ves>VthT导通 Ves<VtT截止 工作原理: 当:A=0时:Vs=0<VthT截止。F=1 当:A=5V时:Ves=5Ⅴ>VthT饱和。 集成电路中非常不希望有大电阻, F 个大电阻相当20多个管子。因此采 Rtr h=0 用Mos管做负载管。 回回阿呵回阿回回回呵回阿呵回回呵回阿回回阿回阿呵回回呵4≯疇
1、电阻负载倒相器（非门） G:栅极 D:漏级 S:源极 VDD:电源 5~10V V t h:开启电压 0.5~2V RD:漏级负载电阻 25KΩ T: N沟道增强型MOS管 VGS > V t h T 导通 VGS < V t h T 截止 假设V t h＝1.5V 当：A=0时：VGS = 0 < V t h T截止。F=1 当：A=5V时： VGS = 5 V > V t h T饱和。 = 0 + = d D d DD r R r V F 集成电路中非常不希望有大电阻， 一个大电阻相当20多个管子。因此采 用MOS 管做负载管。 A F 电路组成： 导通条件： 工作原理： 0 1 1 0 G D S A F RD +VDD
2、MS管负载例相 余器路命得命除解象段命 T2:负载管 栅、漏极连在一起得的MOS管 代替负载电阻R。 1:驱动管,起倒相作用。 T2负载管伏安特性曲线 i/mA GS2 th2 D2 =0 GS 2 GS2 th2 lD2随es2增加而非线性 增加,T2管起到了非线性电阻 234 GS2 的作用。 回回阿呵回回回回呵回阿呵回回呵回阿回回阿回阿呵回回呵4≯疇
T2 :负载管 栅、漏极连在一起得的MOS管 代替负载电阻RD。 T1：驱动管，起倒相作用。 T2负载管伏安特性曲线： VGS2 < Vth2 i D2=0 VGS2 > Vth2 i D2随VGS2增加而非线性 增加，T2管起到了非线性电阻 的作用。 0 1 2 3 4 2 / V V GS 2 / D i mA D2 i VGS 2 F A +VDD T2 T1
MS管负载倒相器工作原理: 紧命得电命斜除解命段你 设:Vh2=2∨Vm=1.5V 当输入A=0V时:Ve<Vh T1截止,T2导通。T只有nA级漏电 流。工作在负载线A点。 输出电压:F 三VDD th2 5-2=3V in,/mA 当输入A=3V时:Ves1Vh 3 T导通工作在负载线B点。 Va v 输出电压:F=m 1;≈O 234 d2 负载管特性 由此可知:rd》「s就能很好实现倒相器逻辑功能。F=A 回回阿呵回阿回呵回回呵呵回回呵回回呵阿回呵呵回回阿呵同回呵回回呵4≯國
当输入A=0V时： T1截止，T2导通。T1只有 n A 级漏电 流。工作在负载 线A点。 A B 输出电压: F = VDD - Vth2 = 5 – 2 = 3 V 设： Vth2 = 2 V VGS1< Vth1 当输入A=3V时: VGS1> Vth1 T1导通:工作在负载 线B点。 输出电压: r oV r r V F d d d DD + = 1 1 2 由此可知：rd2 » rd1 就能很好实现倒相器逻辑功能。 F = A Vth1＝1.5V 负载管特性 30V F A +VDD T2 T1 0 1 2 3 4 1 / V V DS 1 / D i mA 0V 2V 3V 4V
3NM相器性能 紧命得电命斜除解命段你 ①、抗干扰能力 从NMoS倒相器的电压传输特性图中 可以看出 输入低电平噪声容限接近于T的开启电压V1 VNL=1.5V V/v 0|1234 输入高电平噪声容限:VMH=1V 电压传输特性 提高电源电压,加大开启电压,就可以提高抗干扰能力。 般MOs管电源电压为:3~18V。 ②、负载能力 负载管导通电阻『p-般为:几十KQ2因而在输出高电平时 其输出阻抗比较高。但由于下一级的输入是MoS管的栅极,其输 入阻抗为101,几乎不取负载电流。因此Mos管的负载能力是 很强的。 回回阿呵回回回回呵回阿呵回回呵回阿回回阿回阿呵回回呵4≯疇
①、抗干扰能力 从NMOS倒相器的电压传输特性图中 可以看出： 输入低电平噪声容限接近于T1的开启电压Vth1。 VNL=1.5V 输入高电平噪声容限: VNH=1V 提高电源电压，加大开启电压，就可以提高抗干扰能力。 一般MOS管电源电压为：3~18V。 ②、负载能力 负载管导通电阻rD2一般为：几十KΩ,因而在输出高电平时， 其输出阻抗比较高。但由于下一级的输入是MOS管的栅极，其输 入阻抗为1010Ω，几乎不取负载电流。因此MOS管的负载能力是 很强的。 电压传输特性 VNL VNH 0 1 2 3 4 / V V I / V V O 1 2 3