PMOS 和 NMOS 晶体管

微处理器由晶体管构成。 特别是，它们由 MOS 晶体管构成。 MOS 是金属氧化物半导体的首字母缩写词。 MOS晶体管有两种类型：pMOS（正MOS）和nMOS（负MOS）。 每个 pMOS 和 nMOS 都配备了三个主要组件：栅极、源极和漏极。

为了正确理解 pMOS 和 nMOS 的工作原理，首先定义一些术语很重要：

闭路：这意味着电流从栅极流向源极。

开路：这意味着电流没有从栅极流向源极； 而是电流从栅极流向漏极。

当 nMOS 晶体管接收到不可忽略的电压时，从源极到漏极的连接充当导线。 电流将不受限制地从源头流向漏极——这被称为闭路。 另一方面，当nMOS晶体管接收到0伏左右的电压时，从源极到漏极的连接将断开，这被称为开路。

nMOS晶体管的例子

p 型晶体管的工作原理与 n 型晶体管完全相反。 而当电压不可忽略时，nMOS将与源极形成闭合电路，而当电压不可忽略时，pMOS将与源极形成开路。

pMOS 晶体管的示例

正如您在上面显示的 pMOS 晶体管的图像中所看到的，pMOS 晶体管和 nMOS 晶体管之间的唯一区别是栅极和第一条柱之间的小圆圈。 这个圆圈反转电压的值； 因此，如果门发送代表值为 1 的电压，则逆变器会将 1 更改为 0，并使电路相应地起作用。

由于 pMOS 和 nMOS 以相反的方式发挥作用——互补的方式——当我们将它们组合成一个巨大的 MOS 电路时，它被称为 cMOS 电路，它代表互补金属氧化物半导体。

利用 MOS 电路

我们可以结合 pMOS 和 nMOS 电路来构建更复杂的结构，称为 GATES，更具体地说：逻辑门。 我们在上一篇博客中已经介绍了这些逻辑函数的概念及其相关的真值表，您可以点击 点击此处.

我们可以连接一个连接到源极的 pMOS 晶体管和一个连接到地的 nMOS 晶体管。 这将是我们的第一个 CMOS 晶体管示例。

非门示例

这个 CMOS 晶体管的作用类似于非逻辑功能。

让我们看一下 NOT 真值表：

非真值表

在 NOT 真值表中，每个输入值： A 被反转。 上面的电路会发生什么？

好吧，让我们假设输入是 0。

0 进入并在导线上上下移动到 pMOS（顶部）和 nMOS（底部）。 当值 0 到达 pMOS 时，它被反转为 1； 因此，与源的连接已关闭。 只要与地（漏极）的连接也没有关闭，这将产生一个逻辑值 1。 好吧，由于晶体管是互补的，我们知道 nMOS 晶体管不会反转值； 因此，它按原样取值 0，并且将 - 因此 - 对地（漏极）产生开路。 因此，为门生成逻辑值 1。

IN 值为 0 产生 OUT 值为 1

如果 1 是 IN 值会发生什么？ 好吧，按照与上述相同的步骤，值 1 被发送到 pMOS 和 nMOS。 当 pMOS 接收到该值时，该值被反转为 0； 因此，与 SOURCE 的连接是打开的。 当 nMOS 接收到该值时，该值不会被反转； 因此，该值保持为 1。当 nMOS 接收到值 1 时，关闭连接； 因此，与地面的连接关闭。 这将产生一个逻辑值 0。

IN 值为 1 产生的 OUT 值为 0。

将两组输入/输出放在一起产生：

非门的真值表。

很容易看出，这个真值表与逻辑函数 NOT 产生的真值表完全相同。 因此，这被称为非门。

我们可以用这两个简单的晶体管来制作更复杂的结构吗？ 绝对地！ 接下来，我们将构建一个 NOR 门和一个 OR 门。

NOR门的一个例子

该电路在顶部使用两个 pMOS 晶体管，在底部使用两个 nMOS 晶体管。 再一次，让我们看看门的输入，看看它是如何表现的。

当 A 为 0 且 B 为 0 时，当它们到达 pMOS 晶体管时，此门将两个值反转为 1； 但是，nMOS 晶体管都将保持 0 的值。这将导致栅极产生 1 的值。

当 A 为 0 且 B 为 1 时，当它们到达 pMOS 晶体管时，此门将反转这两个值； 所以，A 会变成 1，B 会变成 0。这不会导致源； 因为两个晶体管都需要一个闭合电路才能将输入连接到源极。 nMOS晶体管不反转值； 因此，与 A 关联的 nMOS 将产生 0，与 B 关联的 nMOS 将产生 1； 因此，与 B 相关的 nMOS 将对地产生闭合电路。 这将导致门产生 0 值。

当 A 为 1 且 B 为 0 时，该门将在到达 pMOS 晶体管时反转这两个值； 所以，A会变成0，B会变成1。这不会导致源； 因为两个晶体管都需要闭合电路才能将输入连接到源极。 nMOS 晶体管不会反转值； 因此，与 A 相关联的 nMOS 将产生 1，与 B 相关联的 nMOS 将产生 0； 因此，与 A 相关的 nMOS 将产生对地闭合电路。 这将导致门产生值 0。

当 A 为 1 且 B 为 1 时，当它们到达 pMOS 晶体管时，此门将反转这两个值； 所以，A 将变为 0，B 将变为 0。这不会导致源； 因为两个晶体管都需要一个闭合电路才能将输入连接到源极。 nMOS晶体管不反转值； 因此，与 A 关联的 nMOS 将产生 1，与 B 关联的 nMOS 将产生 1； 因此，与 A 关联的 nMOS 和与 B 关联的 nMOS 将对地产生闭合电路。 这将导致门产生 0 值。

因此，门的真值表如下：

或非门的输出。

同时，NOR逻辑函数的真值表如下：

NOR 逻辑函数的输出。

因此，我们已经确认这个门是一个 NOR 门，因为它与 NOR 逻辑函数共享它的真值表。

现在，我们将把迄今为止创建的两个门放在一起，以生成 OR 门。 请记住，NOR 代表 NOT OR； 所以，如果我们反转一个已经反转的门，我们会得到原来的。 让我们对其进行测试，以便看到它的实际效果。

或门示例

我们在这里所做的是我们采用了之前的 NOR 门并将 NOT 门应用于输出。 如上所示，非门将取值 1 并输出 0，非门将取值 0 并输出 1。

这将获取 NOR 门的值并将所有 0 转换为 1 并将 1 转换为 0。 因此，真值表如下：

NOR门和OR门的真值表

如果您想更多地练习测试这些门，请随意尝试上述值并查看门产生相同的结果！

与非门示例

我声称这是一个与非门，但让我们测试这个门的真值表以确定它是否真的是一个与非门。

当A为0，B为0时，A的pMOS会产生1，A的nMOS会产生0； 因此，该门将产生逻辑 1，因为它通过闭合电路连接到源极并通过开路与地断开连接。

当A为0，B为1时，A的pMOS会产生1，A的nMOS会产生0； 因此，该门将产生逻辑 1，因为它通过闭合电路连接到源极并通过开路与地断开连接。

当A为1，B为0时，B的pMOS会产生1，B的nMOS会产生0； 因此，该门将产生逻辑 1，因为它通过闭合电路连接到源极并通过开路与地断开连接。

当A为1，B为1时，A的pMOS会产生0，A的nMOS会产生1； 所以，我们也必须检查 B 的 pMOS 和 nMOS。 B的pMOS会产生0，B的nMOS会产生1； 因此，该门将产生逻辑 0，因为它通过开路与源断开连接，并通过闭路连接到地。

真值表如下：

上述门的真值表。

同时，NAND逻辑函数的真值表如下：

因此，我们已经验证这确实是一个与非门。

现在，我们如何建立一个与门？ 好吧，我们将构建一个 AND 门，就像我们从一个 NOR 门构建一个 OR 门一样！ 我们将安装一个逆变器！

与门示例

由于我们所做的只是将 NOT 函数应用于 NAND 门的输出，因此真值表将如下所示：

AND和NAND的完整真值表

再次，请验证以确保我告诉您的是事实。

今天，我们已经介绍了什么是 pMOS 和 nMOS 晶体管以及如何使用它们来构建更复杂的结构！ 我希望你发现这个博客内容丰富。 如果您想阅读我以前的博客，您将在下面找到列表。

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