下面我們通過CMOS集成電路中的一個最基本電路-反相器(其他復雜的CMOS集成電路大多是由反相器單元組合而成)入手,分析一下它的工作過程。

利用一個P溝道MOS管和一個N溝道MOS管互補連接就構成了一個最基本的反相器單元電路如附圖所示。圖中VDD為正電源端,VSS為負電源端。電路設計采用正邏輯方法,即邏輯“1”為高電平,邏輯“0”為低電平。

　　　　　

附圖中,當輸入電壓VI為底電平“0”(VSS)時,N溝道MOS管的柵-源電壓VGSN=0V(源極和襯底一起接VSS),由于是增強型管,所以管子截止,而P溝道MOS管的柵-源電壓VGSN=VSS—VDD。若| VSS—VDD |>| VTP|(MOS管開啟電壓),則P溝道MOS管導通,所以輸出電壓V0為高電平“1”(VDD),實現了輸入和輸出的反相功能。

當輸入電壓VI為底電平“1”(VDD)時,VGSN=(VDD—VSS)。若(VDD—VSS)> VGSN ,則N溝道MOS管導通,此時VGSN=0V, P溝道MOS管截止,所以輸出電壓V0為低電平“0”(VSS),與VI互為反相關系。

　　由上述分析可知,當輸入信號為“0”或“1”的穩定狀態時,電路中的兩個MOS管總有一個處于截止狀態,使得VDD和VSS之間無低阻抗直流通路,因此靜態功耗極小。這便是CMOS集成電路最主要的特點�！　�