一點(diǎn)就通！詳解TTL電路和CMOS電路

目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)字電路是TTL電路和CMOS電路。

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

MOS—Metal-Oxide Semiconductor 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管

CMOS—Complementary Metal-Oxide Semiconductor互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管
1、TTL電路

另外，隨著推出BiCMOS集成電路，它綜合了雙極和MOS集成電路的優(yōu)點(diǎn)，普通雙極型門(mén)電路的長(zhǎng)處正在逐漸消失，一些曾經(jīng)占主導(dǎo)地位的TTL系列產(chǎn)品正在逐漸退出市場(chǎng)。CMOS門(mén)電路不斷改進(jìn)工藝，正朝著高速、低耗、大驅(qū)動(dòng)能力、低電源電壓的方向發(fā)展。BiCMOS集成電路的輸入門(mén)電路采用CMOS工藝，其輸出端采用雙極型推拉式輸出方式，既具有CMOS的優(yōu)勢(shì)，又具有雙極型的長(zhǎng)處，已成為集成門(mén)電路的新寵。

3、CMOS集成電路的性能及特點(diǎn)

• 邏輯擺幅大

• 抗干擾能力強(qiáng)

• 輸入阻抗高

• 溫度穩(wěn)定性能好

• 扇出能力強(qiáng)

• 抗輻射能力強(qiáng)

• 可控性好

• 接口方便

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(dǎo)體表面遷移率，大約在400-600cm2/vs。所以BJT的跨導(dǎo)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?yàn)檩d流子遷移率不同，NPN中的基區(qū)少子是電子，遷移率大（1350左右）；PNP的基區(qū)少子是空穴（480左右）。所以同樣的結(jié)構(gòu)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(chǔ)上做出來(lái)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?yàn)榛鶇^(qū)中既存在空穴又存在電子，是兩種載流子參與導(dǎo)電的；而MOS器件的反形層中只有一種載流子參與導(dǎo)電。
但并不是因?yàn)閮煞N載流子導(dǎo)電總的遷移率就大了。而且情況可能恰恰相反。因?yàn)檩d流子的遷移率是與溫度和摻雜濃度有關(guān)的。半導(dǎo)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(gè)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(dǎo)體內(nèi)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?yàn)榉葱螌邮窃跂叛跸碌谋砻嫘纬傻模６雽?dǎo)體的體遷移率大于表面遷移率。