Базовый логический элемент серии КМОП

Самой перспективной и бурно развивающей технологией изготовления микросхем, начиная со средних до супербольших интегральных схем, является КМОП технология. Это объясняется высокой технологичностью, дешевизной, малым потреблением энергии от источников питания, способностью работать в режиме микротоков и высоким быстродействием. Особенность КМОП технологии заключается в использовании полевых транзисторов с различным типом канала. Одновременно в схеме применяются n–канальные и p- канальные транзисторы, дополняющие друг друга.

Базовым элементом серии КМОП является элемент И-НЕ (рисунок 19.9).

Рисунок 19.9 - Схема логического элемента И-НЕ серии КМОП

Схема строится на транзисторах с индуцированным каналом: верхний этаж на p-канальных, а нижний на - n-канальных транзисторах. Рассмотрим работу схемы. Если на входы и поданы положительные напряжения близкие к Е, то верхняя пара транзисторов будет закрыта, т.к. напряжение между затвором и подложкой меньше порогового, а нижняя пара транзисторов будет открыта за счет положительного напряжения на затворе относительно подложки. Напряжение на выходе равно нулю (логический «0»). При подаче нулевого уровня хотя бы на один вход, один из верхних транзисторов будет открыт, т.к. к его затвору относительно подложки будет приложено отрицательное напряжение –Е, а один из нижних транзисторов будет закрыт, т.к. напряжение на затворе его относительно подложки меньше порогового. Напряжение на выходе будет иметь высокий уровень, близкий к Е, что соответствует логической «1».

На КМОП-структуре можно изготовить логический элемент ИЛИ-НЕ (рисунок 19.10), для чего следует параллельно включить транзисторы нижнего этажа, а последовательно – транзисторы верхнего этажа.

Рисунок 19.10 - Схема логического элемента ИЛИ-НЕ серии КМОП

Работу этой схемы предлагается описать самостоятельно, необходимо проверить выполнение таблицы истинности.