【硬件】MOS管及CMOS器件介绍

2024-04-18 08:38:37

文章目录

1. 什么是MOS管
2. NMOS简单应用
3. NMOS和PMOS区别
4. NMOS和三极管区别
5. CMOS芯片和TTL芯片的区别

1. 什么是MOS管

MOS管是指场效应晶体管，有G(gate 栅极)/D(drain 漏极)/S(source 源极)三个端口，分为PMOS管(P沟道型)和NMOS(N沟道型)两种。

2. NMOS简单应用

将单片机的一个IO口输入Gate端控制灯泡(注意单片机要与S端共地)，单片机输出高电平时，等效为被闭合的开关，电灯打开；输出低电平时，等效为开关松开，电灯关闭。这是NMOS最经典的用法，实现了单片机的IO口控制功率器件。

3. NMOS和PMOS区别

PMOS和NMOS同样有G/S/D三个端口，唯一的不同是中间的箭头方向。但其控制刚好相反，在G端输入低电平时，电灯点亮，输入高电平时，电灯关闭。

4. NMOS和三极管区别

MOS管属于电压控制元件，导通电流小，导通阻抗低，优点是省电。
三极管属于电流控制元件，优点是价格便宜。
因为MOS管省电的优点，在数字集成电路等大部分场景下，MOS管可以取代三极管，只有在小功率或对功耗不敏感场景下才使用三极管。

5. CMOS芯片和TTL芯片的区别

在芯片高度集成的今天，绝大多数都是CMOS器件，TTL已经很少生产。CMOS芯片和TTL芯片时按照制作工艺来分类的，最本质的区别是CMOS器件内部集成的是NMOS和PMOS管，TTL芯片内部集成的是三极管。
TTL电路优点是速度快，缺点是三极管的静态电流损耗非常大，无法大规模集成。
于是人们发明了速度较慢，但静态电流几乎为0的CMOS逻辑电路(该逻辑电路中既包含NMOS又包含PMOS，C是Complementary，表示互补)，可以在芯片里面大规模集成，另外在输出时具有满幅输出(0～5v)的特征。
TTL电路的输入输出特性：

CMOS电路的输入输出特性：

参考：CMOS器件与TTL器件的区别
参考：NMOS和三极管区别

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