 |
 |
 |
 |
V,4,
VgsV,n-V„„const.
п-МбП открыт р-МОП занрыт
РереггрРная pffpocmtr Id pa транзистрра-. amppii/nit!)
Рис. 2.33. Выходные характеристики КМОП-транзисторов: а - зависимость /osfVs) «-канального транзистора: о - зависимость IosQJos) р-канального транзистора; е--семейство суммарных выходных характеристик КМОП-пары;
е - передаточная характеристика КМОП-пары.
семейство суммарных характеристик КМОП-пары, построенных для различных значений входного напряжения путем совмещения индивидуальных характеристик л-канального и р-канального транзисторов. На рис. 2.33, г представлена соответствующая передаточная характеристика КМОП-структуры.
Рис. 2.34. Схема КМОП-инвертора.
-I Vo
п-Ат
Когда входное напряжение Vi соответствует низкому логическому уровню (уровню логического нуля), п-канальный транзистор находится в закрытом состоянии, а р-канальный - в открытом. При этом выходное напряжение приближается к положительному напряжению питания Vdd, соответствующему высокому логическому уровню (уровню логической единицы). Когда
о >
Рис. 2.35. Передаточ-иая характеристика КМОП-инвертора.
VjN становится равным напряжению логической «1», п-канальный транзистор отпирается, а р-канальный запирается. При этом выходное напряжение снижается до потенциала земли, соответствующего уровню логического «О».
Таким образом, в любом из двух описанных состояний один из транзисторов КМОП-пары оказывается запертым, так что ток, текущий через комплементарную структуру, пренебрежимо мал. Если нагрузкой этой КМОП-схемы служит другая КМОП-пара Или МОП-транзистор, потребление мощности в схеме будет происходить только в моменты переключения. Малая мощность рас-
сеяния КМОП-приборов является их главным преимуществом, особенно когда речь идет о больших цифровых схемах. Другое их преимущество - большой перепад логических уровней; ведь уровень логической «1» соответствует выходному напряжению, очень близкому к а уровень логического «О» - выходному
-о Y = AB
Рис. 2.36. КМОП-схема вентиля НЕ-И.
напряжению, очень близкому к потенциалу земли или к отрицательному напряжению питания - Vss-
На рис. 2.34 показана простейшая схема КМОП-инвертора, а на рис. 2.35 - передаточная характеристика этой схемы. На рис. 2.36 приведена схема КМОП-вентиля НЕ-И, а на рис. 2.37 - схема КМОП-вентиля ИЛИ-НЕ.
)Y=A+B
□
Рис. 2.37. КМОП-схема вентиля ИЛИ-НЕ.
2.13.1. КМОП-схемы типа «кремний-на-сапфире» {КМОП/ КНС-схемы). На рис. 2.38 показана гетероэпитаксиальная КМОП-структура. На тщательно отполированную монокристаллн-ческую сапфировую подложку осаждается тонкий (толщиной 1 мкм) эпитаксиальный слой монокристаллического кремния. Путем имплантации ионов фосфора и бора на поверхности крем-
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193