什么是CMOS逆变器：工作原理及其应用
术语“CMOS”代表“互补对称金属-氧化物-半导体”，发音为“see-mos”。CMOS是一种MOSFET，其制造工艺使用互补对称的P型和N型。。。
术语“CMOS”代表“互补对称金属-氧化物-半导体”，发音为“see-mos”。CMOS是一种MOSFET，其制造工艺使用互补对称的P型和N型MOSFET对来实现逻辑功能。CMOS器件的主要特点是低静态功耗和高抗扰度。反相器被普遍接受为基本逻辑门，同时对单个i/p变量执行布尔运算。基本反相器电路用于通过从A到A’的互补来实现逻辑变量。所以CMOS反相器是一个非常简单的电路，以互补的方式设计了两个相反极性的MOSFET。本文概述了CMOS反相器及其工作原理和应用。
什么是CMOS逆变器？
CMOS反相器定义是一种用于生成逻辑函数的设备，称为CMOS反相体，是所有集成电路中的重要组件。CMOS反相器是一种FET（场效应晶体管），由位于半导体顶部氧气绝缘层顶部的金属栅极组成。这些逆变器用于大多数电子设备，这些电子设备负责在小电路中生成数据。
CMOS反相器原理图
类似于反相器的逻辑元件反转所施加的输入信号。在数字逻辑电路中，二进制算术和切换或逻辑函数的数学操作最好通过符号0和1来执行。CMOS反相器真值表如上所示。如果输入逻辑为零（0），那么输出将为高（1），而如果输入逻辑是一（1）则输出将为低（0）。
CMOS反相器电路图如下所示。一般的CMOS反相器结构是PMOS和NMOS晶体管的组合，其中PMOS布置在顶部，NMOS布置在底部。
CMOS反相器中PMOS和NMOS晶体管的连接可以这样进行。NMOS晶体管连接在漏极（D）和栅极（G）端子，电压源（VDD）连接在PMOS的源极端子，GND端子连接在NMOS的源极端。输入电压（Vin）连接到晶体管的两个栅极端子，输出电压（Vout）连接到该晶体管的漏极（D）端子。
观察到CMOS器件没有任何电阻器是非常重要的，因此它将更节能。一旦CMOS的输入电压在0到5伏之间变化，那么两个晶体管的状态都将相应地改变。如果我们将每个晶体管设计成通过输入电压（Vin）操作的简单开关，那么可以非常简单地观察逆变器的操作：
CMOS反相器操作与工作
CMOS反相器的工作原理与其他类型的FET相同，只是依赖于氧层来划分栅极和半导体内的电子。它们设计有电源、输入电压端子、输出电压、栅极、漏极以及连接到栅极和漏极端子的PMOS和NMOS晶体管。
当低输入电压被提供给CMOS反相器时，PMOS晶体管被导通，而NMOS晶体管将通过允许电子在整个栅极端子中流动并产生高逻辑输出电压而被关断。
类似地，当高输入电压被提供给CMOS反相器时，PMOS晶体管被关断，而NMOS晶体管将被接通，从而避免尽可能多的电子获得输出电压并产生低逻辑输出电压。
因此，可以对从电源电压（VDD）到输出电压（Vout）和负载电容器（CL）的直流电源进行充电，并且显示出Vout＝VDD。因此，上述电路的工作方式类似于逆变器。
CMOS反相器特性
这个CMOS反相器的特性下文将对此进行讨论。
逆变器静态特性或VTC
逆变器的质量可以通过使用在输入电压（Vin）和输出电压（Vo）之间绘制的VTC或电压传递曲线来频繁地测量。根据以下静态特性，可以获得器件的参数，如增益、操作逻辑电平和噪声容限以及噪声。
VTC或电压传输曲线看起来像一个反向阶跃函数，它指定了在ON和OFF之间的精确切换，但在实际设备中，存在一个渐变区。电压传输曲线规定，对于较小的输入电压Vin，电路产生高电压Vout，而对于高输入，电路产生0伏。
过渡区坡度是质量的衡量标准——陡坡会产生精确的切换。可以通过评估每个ON或OFF操作区域的最小输入到最高输出来计算对噪声的容限。
逆变器动态特性
CMOS反相器的动态特性如下所示。因此，下面将讨论以下不同参数的一些正式定义。这里，所有的百分比（%）值都是稳态值。
- 上升时间或tr：上升时间是用于将信号从10%增加到90%的时间。
- 下降时间或tf：下降时间是用于将信号从90%下降到10%的时间
- 边缘速率或trf：它是（tr+tf）/2。
- 从高到低的传播延迟或tpHL：从VOH下降到50%所用的时间。
- 从低到高的传播延迟或tpLH：用于从50%-VOL增加的时间。
- 传播延迟或tp：它是（tpHL+tpLH）/2。
- 污染延迟或tcd：这是从50%输入交叉到50%输出交叉的最小时间。
优势
这个CMOS反相器的优势包括以下内容。
- CMOS反相器的稳态功耗几乎可以忽略不计，除了由于漏电流造成的小功耗之外。
- VTC（电压传输特性）在0V和VDD之间表现出完全的o/p电压摆动，并且电压传输特性的转变通常非常剧烈。因此，CMOS反相器的特性看起来像一个理想的反相器。
- 这些逆变器在接通和断开后使用电力，从而减少功耗。因此，这些逆变器产生的废热非常少，从而使其高效，因此可用于小型和精致的电子设备。
- 这些逆变器具有高抗噪性，可以阻挡输入和输出频率尖峰。
- 这些都是大规模生产的低成本产品。
缺点
这个CMOS反相器的缺点包括以下内容。
- 与其他反相器相比，CMOS反相器的开关速度高。
- 由于在同一块二氧化硅片上使用了两个晶体管，因此制造起来非常困难。
- 它使用两个晶体管来制作反相器，因此与NMOS反相器相比，它在IC上使用了更多的空间。
应用
这个CMOS反相器的应用包括以下内容。
- CMOS反相器用于不同的IC（集成电路），如微处理器、静态RAM、微控制器、数据转换器、图像传感器和收发器。
- 这些存在于移动设备、数码相机、家用电脑、手机、路由器、网络服务器、调制解调器以及几乎所有其他需要逻辑功能的电子设备中。
CMOS反相器的功能是什么？
CMOS反相器是最常用的柔性MOSFET反相器，用于设计集成电路，如CD4069UB CMOS六进制反相器、CD4069UBE、CD40106BE等。它们的工作原理是功率损耗很小，速度很快。这些逆变器用于在小型电子电路中产生数据。
CMOS中的反相器门是什么？
在CMOS中，反相器门是一种逻辑门，用于实现逻辑否定。
哪个门也被称为反相器？
NOT逻辑门也被称为反相器，因为NOT门为高输入提供低输出，为低输入提供高输出。
为什么我们在CMOS中使用P衬底？
CMOS中的P型衬底允许在没有额外掺杂的情况下构建n沟道晶体管。因此，这是主要的好处，因为掺杂低，电子迁移率高，增益高，晶体管的开关速度高。
因此，这一切都是关于以高速操作并且使用较少功率的CMOS反相器的概述。这些反相器具有良好的逻辑缓冲特性，因此它们在高和低条件下的噪声裕度都很大。这里有一个问题要问你，什么是P-MOS晶体管？