ERJ-8ENF4MOS数字集成电路的发展经历了由PMOs、NMOs到CMOS的过程,其中PMOs电路问世最早。PMOS管以空穴作为载流子,NMOs管以电子作为载流子,而空穴的迁移率比电子低,因此,PMOS电路的工作速度比不上NMOs电路,PMOs集成电路已很少使用。由于NMOs电路的工作速度快,几何尺寸小,而且生产工艺水平不断提高和完善,所以在大规模集成电路领域中,曾广泛采用NMOs技术。

NMOs逻辑门电路全部由N沟道MOs管构成。由于集成电路中制作大电阻比制作管子占用的面积大得多,因此用MOs管代替电阻。NMOs反相器是NMOs逻辑门电路的基本电路形式,它的工作管常用增强型器件,而负载管可以是耗尽型也可以是增强型。现以耗尽型负载管的NMOs反相器为例来说明它的工作原理。

NMOs反相器，图3.1.28所示为NMOs反相器的原理电路,其中,T1为工作管,T2为负载管。假设T1管和T2管的开启电压分别为%1和%2。负载管T2的栅极与源极接在一起,根据N沟道耗尽型MOs管的输出特性曲线可知,T2管始终处于导通状态,并且其导通电阻是非线性电阻,随vDs减小而越来越小。

当输入UI为高电平(超过T1管的开启电压%1)时,T1导通,输出o。的电压值由T1和T2管导通时所呈现的沟道电阻值之比决定。通常在制造工艺上使T1管的沟道电阻远小于T2管的沟道电阻,使输出为低电平。  

当输人电压v1为低电压(低于T1管的开启电压%1)时,T1截止,由于T2管总是处于导通状态,%D通过T2管向负载电容CL充电。当输出电压v。随CL充电而升高至(yDD~‰),输出v。为高电平,电路实现逻辑非的功能。由于UDs2随v。升高而减小时,T2管的导通电阻也变小,能在U0上升阶段向负载提供较大的充电电流。因此,耗尽型负载管NMOs电路的开关速度比较快,在NMOS电路中,大多采用耗尽型负载管的门电路.