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二極管和串聯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，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。

溫度穩定性能好

由于CMOS集成電路的功耗很低，內部發熱量少，而且，CMOS電路線路結構和電氣參數都具有對稱性，在溫度環境發生變化時，某些參數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℃。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。

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。

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%。

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。

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

MOS—Metal-Oxide Semiconductor 金屬氧化物半導體晶體管

CMOS—Complementary Metal-Oxide Semiconductor互補型金屬氧化物半導體晶體管

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中是半導體表面遷移率，大約在400-600cm2/vs。所以BJT的跨導要高于MOS的，速度快于MOS。這也是NPN(NMOS)比PNP(PMOS)快的原因。

NPN比PNP快也是因為載流子遷移率不同，NPN中的基區少子是電子，遷移率大(1350左右);PNP的基區少子是空穴(480左右)。所以同樣的結構和尺寸的管子，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，是因為基區中既存在空穴又存在電子，是兩種載流子參與導電的;而MOS器件的反形層中只有一種載流子參與導電。但并不是因為兩種載流子導電總的遷移率就大了。而且情況可能恰恰相反。因為載流子的遷移率是與溫度和摻雜濃度有關的。半導體的摻雜濃度越高，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體內的遷移率;NMOS是表面器件，其載流子的遷移率是表面遷移率(因為反形層是在柵氧下的表面形成的)。而半導體的體遷移率大于表面遷移率。