電子設備正常運轉離不開“邏輯”的精密驅動。例如,當我們在手機上滑動屏幕時,背后就有無數個CMOS邏輯電路在默默工作,它們通過復雜的邏輯運算,將我們的觸摸信號轉化為手機能夠理解的指令,從而實現各種功能。
那么CMOS邏輯是如何構成的?它又怎樣掌管著數字之門?
一般來說,使用互補的P溝道和N溝道MOSFET組合的電路稱為CMOS(互補MOS)。它以各種方式組合MOSFET來實現邏輯功能。例如,由一對P溝道和N溝道MOSFET組成的邏輯門稱為反相器(即輸入為高電平信號則輸出為低電平信號,輸入為低電平信號則輸出為高電平信號)。
在CMOS邏輯IC中,當MOSFET的柵極-源極電壓超過某個電壓(閾值電壓,|Vth|)時,漏極-源極電阻減小,使得MOSFET導通。這種漏極-源極電阻稱為導通電阻。N溝道和P溝道MOSFET的柵極和源極之間施加的電壓方向不同,因此導通結果也不相同。
N溝道MOSFET:當柵極電壓比源極電壓高|Vth|時,N溝道MOSFET導通。
P溝道MOSFET:當柵極電壓比源極電壓低|Vth|時,P溝道MOSFET導通。
為更好地了解CMOS邏輯,下圖展示了CMOS邏輯IC的橫截面示例:
#1為N基底,通常是晶圓基底。#2為P阱,指的是形成N溝道MOSEFT的區域。#3為N溝道MOSFET源極的擴散區。#4為N溝道MOSFET漏極的擴散區。#5為P溝道MOSFET漏極的擴散區。#6為P溝道MOSFET源極的擴散區。#7為P阱偏壓擴散區。#8為N基底偏壓擴散區。
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原文標題:視頻談芝識|數字之門:打開CMOS邏輯電路的世界
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