電路入門小常識：電路概念之——TTL與CMOS集成電路

輸入阻抗高

CMOS集成電路的輸入端一般都是由保護(hù)二極管和串聯(lián)電阻構(gòu)成的保護(hù)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(hù)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(dá)103~1011Ω，因此CMOS集成電路幾乎不消耗驅(qū)動電路的功率。

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(shí)，某些參數(shù)能起到自動補(bǔ)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℃。扇出能力強(qiáng)

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。

抗輻射能力強(qiáng)

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(shí)驗(yàn)設(shè)備。

可控性好

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

接口方便

因?yàn)镃MOS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。

TTL—Transistor-Transistor Logic 三極管-三極管邏輯

MOS—Metal-Oxide Semiconductor 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管

CMOS—Complementary Metal-Oxide Semiconductor互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管

Q：為什么BJT比CMOS速度要快?

A：很多人只知道BJT比CMOS快，但不知道為什么。

主要是受遷移率的影響。以NPN管和NMOS為例，BJT中的遷移率是體遷移率，大約為1350cm2/vs。NMOS中是半導(dǎo)體表面遷移率，大約在400-600cm2/vs。所以BJT的跨導(dǎo)要高于MOS的，速度快于MOS。這也是NPN(NMOS)比PNP(PMOS)快的原因。

NPN比PNP快也是因?yàn)檩d流子遷移率不同，NPN中的基區(qū)少子是電子，遷移率大(1350左右);PNP的基區(qū)少子是空穴(480左右)。所以同樣的結(jié)構(gòu)和尺寸的管子，NPN比PNP快。所以在雙極工藝中，是以作NPN管為主，PNP都是在兼容的基礎(chǔ)上做出來的。MOS工藝都是以N阱PSUB工藝為主，這種工藝可做寄生的PNP管，要做NPN管就要是P阱NSUB工藝。

BJT是之所以叫bipolar，是因?yàn)榛鶇^(qū)中既存在空穴又存在電子，是兩種載流子參與導(dǎo)電的;而MOS器件的反形層中只有一種載流子參與導(dǎo)電。但并不是因?yàn)閮煞N載流子導(dǎo)電總的遷移率就大了。而且情況可能恰恰相反。因?yàn)檩d流子的遷移率是與溫度和摻雜濃度有關(guān)的。半導(dǎo)體的摻雜濃度越高，遷移率越小。而在BJT中，少子的遷移率起主要作用。

NPN管比PNP管快的原因是NPN的基子少子是電子，PNP的是空穴，電子的遷移率比空穴大。NMOS比PMOS快也是這個原因。而NPN比NMOS快的原因是NPN是體器件，其載流子的遷移率是半導(dǎo)體內(nèi)的遷移率;NMOS是表面器件，其載流子的遷移率是表面遷移率(因?yàn)榉葱螌邮窃跂叛跸碌谋砻嫘纬傻?。而半導(dǎo)體的體遷移率大于表面遷移率。