早期時候的工藝僅僅支持NMOS來實現(xiàn)邏輯功能。如今采用NMOS+PMOS，是因為MOS管的占據(jù)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電阻的面積，并且具有更高的放大倍數(shù)。
1.
例如下面這個比較典型的非門電路：
當(dāng)輸入高電平時，流過導(dǎo)通NMOS管的電流會很大，這時就需要串入電阻，即Rd進(jìn)行限流，不過此時消耗的功率已經(jīng)很大了。
對于那些需要絕對低的漏電流以及一些低功耗電源的應(yīng)用場景，實際是使用MOSFET來實現(xiàn)基本邏輯門會更好。
因此上述電路，我們選擇用一個PMOS管來替代電阻，就構(gòu)成了一個互補(bǔ)MOS非門，即CMOS反相器。
當(dāng)輸入高電平時，下管的NMOS導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻為mΩ級別，上管PMOS截止，等效mΩ級別，非門輸出為低電平，輸出電壓Vout≈0，而通過兩端的電流接近于0，電路的功耗大大降低。
當(dāng)輸入低電平時，下管NMOS截止，上管PMOS導(dǎo)通，非門輸出為高電平，輸出電壓Vout≈VDD，消耗電流取決于out的接收端。CMOS反向器接近于一個理想的邏輯單元，其輸出電壓接近0或者VDD。
2.
反相器在處理高頻信號時一般有幾個重要的指標(biāo)，如果反相器在實現(xiàn)過渡時不夠迅速，那么就會導(dǎo)致在處理高頻信號時出現(xiàn)失真。
靜態(tài)電流;電流會直接決定功耗，在單用NMOS/PMOS時，其中一個邏輯態(tài)電流一直是通的，而CMOS只有在過渡時會有短暫的大電流，在穩(wěn)態(tài)時沒有 顯著電流；
VTC性能：即放大倍速、閾值電壓，抗噪音能力、過渡區(qū)域坡度等等；
元件大?。涸诩呻娐分?，電阻相比之下會更占據(jù)空間，因此在考慮各方面性能時，CMOS反相器會是不二之選。
總的來說，當(dāng)只用一個MOS管時，就需要上拉電阻，但這樣會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)較大，靜態(tài)功耗也大。而當(dāng)把NMOS和PMOS放在一個基板成對，用CMOS規(guī)定PMOS上拉，NMOS下拉，反相器靜態(tài)工作時總能輸出高質(zhì)量的高低電平，且不依賴于上拉/下拉電阻，并且獲得了很低的靜態(tài)功耗。
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