MOS器件分为NMOS和PMOS,而CMOS是指互补的MOS管组成的电路,也就是PMOS,NMOS组成
NMOS是指沟道在栅电压控制下p型衬底反型变成n沟道,靠电子的流动
PMOS是指 n型 p沟道,靠空穴的流动
CMOS由PMOS管和NMOS管共同构成,它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间要么PMOS导通、要么NMOS导通、要么都截至,比线性的三极管(BJT)效率要高得多,因此功耗很低。
CMOS,全称Complementary Metal Oxide Semiconductor,即互补金属氧化物半导体,是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料。采用CMOS技术可以将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)集成在一块硅片上。
场效应管(FET)分为结型场效应管(JFET)和金属氧化物半导体型(MOSFET) 其中JFET通过体驱动电压驱动,MOSFET通过栅极驱动,并带有体效应。
目前BiCMOS工艺就是结合了CMOS和Bipolar的优点
TTL与CMOS电路的区别
TTL:双极型器件,一般电源电压 5V,速度快(数ns),功耗大(mA级),负载力大,不用端多数不用处理。TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写(Transister-Transister-Logic )
CMOS:单级器件,一般电源电压 15V,速度慢(几百ns),功耗低,省电(uA级),负载力小,不用端必须处理。CMOS 和 TTL 电平的主要区别在于输入转换电平。
CMOS:它的转换电平是电源电压的 1/2,因为 CMOS 的输入时互补的,保证了转换电平是电源电压的 1/2。
TTL:由于它的输入多射击晶体管的结构,决定了转换电平是 2 倍的 PN 结正向压降,大约为 1.4V。TTL 电源只有 5V的,而且输入电流的方向是向外的!CMOS 电路应用最广,具有输入阻抗高、扇出能力强、电源电压宽、静态功耗低、抗干扰能力强、温度稳定性好等特点,但多数工作速度低于 TTL 电路。如果是 TTL 驱动 CMOS,要考虑电平的接口。TTL 可直接驱动 74HCT 型的 CMOS,其余必须考虑逻辑电平的转换问题。如果是 CMOS 驱动 TTL,要考虑驱动电流不能太低。74HC/74HCT 型 CMOS 可直接驱动 74/74LS 型 TTL,除此需要电平转换。由于 CMOS 的输入阻抗都比较大,一般比较容易捕捉到干扰脉冲,所以 NC 的脚尽量要接个上拉电阻,而且 CMOS 具有电流闩锁效应,容易烧掉 IC,所以输入端的电流尽量不要太大,最好加限流电阻。
CMOS :H 5V L 0V,TTL H:4.3V左右,L 0.4V ;
TTL 双极器件、电源电压5V、速度快数ns、功耗大mA级、负载力大,负载以mA计,不用端多半可不做处理。
CMOS 单级器件、电源电压可到15V、速度慢几百nS,功耗低省电uA级、负载力小以容性负载计,不用端必须处理。
设计便携式和电池供电的设备多用CMOS芯片,对速度要求较高的最好选用TTL中的74SXXX系列。
通常用74HCXXX系列的可兼顾速度和功耗。是一种改进型的CMOS技术。
CMOS 和 TTL 电平的主要区别是输入转换电平. CMOS 的转换电平是电源电压的 1/2, 从 4000 系列的电源电压最高可达 18V, 到 74HC 的 5V, 以至 3.3V 和将来的 2.5V, 1.8V, 0.8V 等等. 这是因为 CMOS 的输入是互补的, 保证转换电平是电源电压的 1/2. TTL 由于其输入多射极晶体管的结构所决定, 转换电平是 2 倍的 PN 结正向压降, 大约是 1.4V 左右. TTL 电源只有 5V 的, 而且输入的电流方向是向外的.
74ls: 是低功耗肖特基 TTL电平(L电平:小于等于0.8V ;H电平:大于等于2V)
74lv:低压CMOS器件,Vcc为3.3V COMS电平
74HC:高速CMOS器件 ,Vcc为5V CMOS电平
74HCT:高速CMOS器件 ,Vcc为5V TTL电平(可完全替代74LS系列)
CD4000:标准的COMS电路,Vcc=5~18V,CMOS电平
MC14000:基本上可以完成代替cd4000,只是要注意负载的驱动能力
什么是TTL电平和CMOS电平:
TTL电平(L电平:小于等于0.8V ;H电平:大于等于2V)
COMS电平(L电平:小于等于0.3Vcc ;H电平:大于等于0.7Vcc)
CMOS 器件不用的输入端必须连到高电平或低电平, 这是因为 CMOS 是高输入阻抗器件, 理想状态是没有输入电流的. 如果不用的输入引脚悬空, 很容易感应到干扰信号, 影响芯片的逻辑运行, 甚至静电积累永久性的击穿这个输入端, 造成芯片失效.
另外, 只有 4000 系列的 CMOS 器件可以工作在 15伏电源下, 74HC, 74HCT 等都只能工作在 5伏电源下, 现在已经有工作在 3伏和 2.5伏电源下的 CMOS 逻辑电路芯片了.