数字电路04-CMOS电路

1、MOS管的开关特性

1、结构和工作原理

1、结构

衬底上方有2个N型区，N型区充满自由电子（负电荷），构成源极S和漏极D。
中间有绝缘层，防止控制回路（即栅极G和衬底B之间的回路）产生电流

2、工作原理

该MOS管分为控制回路和输出回路
- 控制回路：如左图，使用电源连接栅极G和衬底B
- 输出回路：如右图，使用电源连接漏极d和源极s

为了维持控制回路栅极g高电平时导通，低电平时截止，将控制回路的衬底B接低电平或地。
N型池中有很多的自由电子，在$V$_GS > $V$_GS(th) 时，P型衬底中的自由电子会聚集在栅极下端，形成导电通道，称为反型层。
因为P型衬底中主要以空穴，即正电荷为主，和该导电通道电荷相反，所以称导电通道为反型层。

2、输入和输出特性

对于MOS管而言， 栅-源作为输出端，漏-源作为输出端，这样的接法称为共源接法。

1、输入输出电路分析

因为不管电压多少，输入电流都为0，故不再讨论MOS管的输入特性曲线。

2、输出特性曲线

输出特性曲线可分为三个工作区

1、截止区

在$V$_GS < $V$_GS(th)时，没有形成导电通道，漏极和源极之间的电阻无限大，$i$_D很小

2、可变电阻区

由于等效电阻的大小是由$V$_GS决定的，是可控的，所以叫可变电阻区。

$V$_GS > $V$_GS(th)，且$V$_DS数值比较小时，此刻mos管导通且可以计算其等效电阻值。

由$R$_ON计算公式可知，当$V$_GS >> $V$_GS(th)时，等效电阻很小。

3、恒流区

当$V$_GS > $V$_GS(th)，且$V$_DS足够大，已经达到导通允许通过的最大电流，这时就处于恒流区。

在$i$_D的计算公式中，$I$_DS为一个常数，关键看$V$_GS，$i$_D近似的与 V 2 V^2 V

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