CMOS介紹
CMOS是Complementary Metal Oxide Semiconductor（互補金屬氧化物半導體）的縮寫。它是指制造大規(guī)模集成電路芯片用的一種技術或用這種技術制造出來的芯片，是電腦主板上的一塊可讀寫的RAM芯片。
因為可讀寫的特性，所以在電腦主板上用來保存BIOS設置完電腦硬件參數(shù)后的數(shù)據，這個芯片僅僅是用來存放數(shù)據的。而對BIOS中各項參數(shù)的設定要通過專門的程序。
BIOS設置程序一般都被廠商整合在芯片中，在開機時通過特定的按鍵就可進入BIOS設置程序，方便地對系統(tǒng)進行設置。因此BIOS設置有時也被叫做CMOS設置。
CMOS集成電路
CMOS集成電路特性
（1）功耗低
CMOS集成電路采用場效應管，且都是互補結構，工作時兩個串聯(lián)的場效應管總是處于一個管導通，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。
（2）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CC4000系列的集成電路，可在3~18V電壓下正常工作。
（3）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VDD=15V，VSS=0V時，輸出邏輯擺幅近似15V。因此，CMOS集成電路的電壓利用系數(shù)在各類集成電路中指標是較高的。
（4）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VSS=0V時），電路將有7V左右的噪聲容限。
（5）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)電阻構成的保護網絡，故比一般場效應管的輸入電阻稍小，
但在正常工作電壓范圍內，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動電路的功率。
（6）溫度穩(wěn)定性能好
由于CMOS集成電路的功耗很低，內部發(fā)熱量少，而且，CMOS電路線路結構和電氣參數(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℃。
（7）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CMOS集成電路用來驅動同類型，如不考慮速度，一般可以驅動50個以上的輸入端。
（8）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)載流子導電器件。各種射線、輻射對其導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備。
（9）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%。
（10）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動，也容易驅動其他類型的電路或器件。
CMOS集成電路的工作原理
以CMOS集成電路中的一個最基本電路——反相器（其他復雜的CMOS集成電路大多是由反相器單元組合而成）為例，分析CMOS集成電路的工作過程。
利用一個P溝道MOS管和一個N溝道MOS管互補連接就構成了一個最基本的反相器單元電路如附圖所示。圖2中VDD為正電源端，VSS為負電源端。電路設計采用正邏輯方法，即邏輯“1”為高電平，邏輯“0”為低電平。
圖2中，當輸入電壓VI為低電平“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互為反相關系。
由上述分析可知，當輸入信號為“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狀態(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。
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