cmos反相器工作原理

cmos反相器工作原理
CMOS反相器是一种常用的数字逻辑门电路，由一对互补MOSFET（MOS 场效应晶体管）组成。

它的核心组成部件是P型MOS和N型MOS管，具体工作原理如下：
1.P型MOS管（PMOS）：PMOS管是一种具有P型沟道的器件。

它的沟道是由N型衬底掺入的P型材料构成的。

当PMOS上的栅极电压低于临界值时，沟道形成，并且电流可以流过沟道。

当PMOS上的栅极电压高于临界值时，沟道被截断，电流无法流过。

2.N型MOS管（NMOS）：NMOS管是一种具有N型沟道的器件。

它的沟道是由P型衬底掺入的N型材料构成的。

当NMOS上的栅极电压高于临界值时，沟道形成，并且电流可以流过沟道。

当NMOS上的栅极电压低于临界值时，沟道被截断，电流无法流过。

在CMOS反相器中，一个PMOS管和一个NMOS管被连接在一起，形成一个互补对。

它们的栅极由同一个输入控制，且互补对电源共享。

工作原理如下：
1.输入为高电平时：当输入为高电平（逻辑1）时，输入端的电压被传递到NMOS管的栅极。

其结果是NMOS管导通，沟道形成。

同时，输入端的高电平也被送到PMOS管的栅极，但由于PMOS管的特性，栅极电压为高电平时导致PMOS管截断，沟道断开。

因此，在输入为高电平时，NMOS导通，PMOS截断，输出为低电平（逻辑0）。

2.输入为低电平时：当输入为低电平（逻辑0）时，NMOS的栅极电压为低电平，导致NMOS截断，沟道断开。

与此同时，输入低电平也传递到PMOS的栅极。

由于PMOS的特性，低电平导致PMOS导通，沟道形成。

因
此，在输入为低电平时，NMOS截断，PMOS导通，输出为高电平（逻辑1）。

通过这种方式，输入的逻辑电平被反转，从而实现了反相器的功能。

CMOS反相器的优点之一是功耗较低。

因为在输入为逻辑1时只有一
个NMOS导通，输入为逻辑0时只有一个PMOS导通，其他管子都是截断的，消耗的功率非常小。

此外，CMOS反相器还具有高噪声抑制能力和较高的输入阻抗。

由于PMOS和NMOS管的特性不同，输入电压的噪声对输出的影响较小。

同时，
输入阻抗较高意味着输入电流很小，输入信号源不容易受到损坏。

总结而言，CMOS反相器通过PMOS和NMOS两个互补的MOSFET管子，
实现了输入信号的反相输出。

它具有低功耗、高噪声抑制能力和高输入阻
抗等特点，在数字逻辑电路中有着广泛的应用。