CMOS是Complementary Metal-Oxide Semiconductor一詞的縮寫。在業(yè)余電子制作中我們經(jīng)常會用到它，這里系統(tǒng)、詳細的介紹一些CMOS集成電路基礎(chǔ)知識及使用注意事項。

　　CMOS集成電路的性能及特點

　　l 功耗低

　　CMOS集成電路采用場效應(yīng)管，且都是互補結(jié)構(gòu)，工作時兩個串聯(lián)的場效應(yīng)管總是處于一個管導(dǎo)通，另一個管截止的狀態(tài)，電路靜態(tài)功耗理論上為零。實際上，由于存在漏電流，CMOS電路尚有微量靜態(tài)功耗。單個門電路的功耗典型值僅為20mW，動態(tài)功耗（在1MHz工作頻率時）也僅為幾mW。

　　l 工作電壓范圍寬

　　CMOS集成電路供電簡單，供電電源體積小，基本上不需穩(wěn)壓。國產(chǎn)CC4000系列的集成電路，可在3~18V電壓下正常工作。

　　l 邏輯擺幅大

　　CMOS集成電路的邏輯高電平“1”、邏輯低電平“0”分別接近于電源高電位VDD及電影低電位VSS。當(dāng)VDD=15V，VSS=0V時，輸出邏輯擺幅近似15V。因此，CMOS集成電路的電壓電壓利用系數(shù)在各類集成電路中指標(biāo)是較高的。

　　l 抗干擾能力強

　　CMOS集成電路的電壓噪聲容限的典型值為電源電壓的45%，保證值為電源電壓的30%。隨著電源電壓的增加，噪聲容限電壓的絕對值將成比例增加。對于VDD=15V的供電電壓（當(dāng)VSS=0V時），電路將有7V左右的噪聲容限。

　　l 輸入阻抗高

　　CMOS集成電路的輸入端一般都是由保護二極管和串聯(lián)電阻構(gòu)成的保護網(wǎng)絡(luò)，故比一般場效應(yīng)管的輸入電阻稍小，但在正常工作電壓范圍內(nèi)，這些保護二極管均處于反向偏置狀態(tài)，直流輸入阻抗取決于這些二極管的泄露電流，通常情況下，等效輸入阻抗高達103~1011Ω，因此CMOS集成電路幾乎不消耗驅(qū)動電路的功率。

　　l 溫度穩(wěn)定性能好

　　由于CMOS集成電路的功耗很低，內(nèi)部發(fā)熱量少，而且，CMOS電路線路結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)都具有對稱性，在溫度環(huán)境發(fā)生變化時，某些參數(shù)能起到自動補償作用，因而CMOS集成電路的溫度特性非常好。一般陶瓷金屬封裝的電路，工作溫度為-55 ~ +125℃；塑料封裝的電路工作溫度范圍為-45 ~ +85℃。

　　l 扇出能力強

　　扇出能力是用電路輸出端所能帶動的輸入端數(shù)來表示的。由于CMOS集成電路的輸入阻抗極高，因此電路的輸出能力受輸入電容的限制，但是，當(dāng)CMOS集成電路用來驅(qū)動同類型，如不考慮速度，一般可以驅(qū)動50個以上的輸入端。

　　l 抗輻射能力強

　　CMOS集成電路中的基本器件是MOS晶體管，屬于多數(shù)載流子導(dǎo)電器件。各種射線、輻射對其導(dǎo)電性能的影響都有限，因而特別適用于制作航天及核實驗設(shè)備。

　　l 可控性好

　　CMOS集成電路輸出波形的上升和下降時間可以控制，其輸出的上升和下降時間的典型值為電路傳輸延遲時間的125%~140%。

　　l 接口方便

　　因為CMOS集成電路的輸入阻抗高和輸出擺幅大，所以易于被其他電路所驅(qū)動，也容易驅(qū)動其他類型的電路或器件。

　　CMOS集成電路的工作原理

　　下面我們通過CMOS集成電路中的一個最基本電路-反相器（其他復(fù)雜的CMOS集成電路大多是由反相器單元組合而成）入手，分析一下它的工作過程。

　　利用一個P溝道MOS管和一個N溝道MOS管互補連接就構(gòu)成了一個最基本的反相器單元電路如附圖所示。圖中VDD為正電源端，VSS為負電源端。電路設(shè)計采用正邏輯方法，即邏輯“1”為高電平，邏輯“0”為低電平。

　　附圖中，當(dāng)輸入電壓VI為底電平“0”（VSS）時，N溝道MOS管的柵-源電壓VGSN=0V（源極和襯底一起接VSS），由于是增強型管，所以管子截止，而P溝道MOS管的柵-源電壓VGSN=VSS—VDD。若| VSS—VDD |》| VTP|（MOS管開啟電壓），則P溝道MOS管導(dǎo)通，所以輸出電壓V0為高電平“1”（VDD），實現(xiàn)了輸入和輸出的反相功能。

　　當(dāng)輸入電壓VI為底電平“1”（VDD）時，VGSN=（VDD—VSS）。若（VDD—VSS）》 VGSN ，則N溝道MOS管導(dǎo)通，此時VGSN=0V， P溝道MOS管截止，所以輸出電壓V0為低電平“0”（VSS），與VI互為反相關(guān)系。

　　由上述分析可知，當(dāng)輸入信號為“0”或“1”的穩(wěn)定狀態(tài)時，電路中的兩個MOS管總有一個處于截止?fàn)顟B(tài)，使得VDD和VSS之間無低阻抗直流通路，因此靜態(tài)功耗極小。這便是CMOS集成電路最主要的特點。