CMOS门电路简介CMOS门电路（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）是指利用P沟道MOS管、N沟道MOS管的互补特性设计的门电路。
MOS管简介与三极管不同，源极s与漏极d并无大的区别，因此MOS管具有很强的对称性；通常使用时，将源极s与衬底b连接。 
当Ugs>Ugs（th）为一个确定值时，在d、s之间加正向电压即产生漏极电流，同时使耗尽层倾斜，导流能力降低，此时整个反型层类似于一个可变电阻器；当Uds=Ugs-Ugs（th）时，耗尽层刚好达到SiO2，形成预夹断；此时Uds继续增大，夹断区随之延长且增大的Uds几乎全部用来克服夹断区对漏极电流的阻力，宏观特征表现为电流Id几乎不随Uds变化，仅有Ugs的大小有关，管子进入恒流区。 
夹断区（截止区）：Ugs<Ugs(th) 此时反型层未开启，整体截止 可变电阻区（线性区）：Ugs>Ugs(th) Uds<Ugs-Ugs(th) 此时Ugs确定、反型层形成，Id与Uds成线性变化可视为可变电阻。 恒流区（饱和区）：Ugs>Ugs(th) Uds>Ugs-Ugs(th) 此时夹断区形成，Id仅与Ugs的大小有关。 PS注意：MOS管饱和区与三极管的饱和区不同！！
耗尽型MOS管 特征曲线如图： 
以增强型MOS管为例，将一个P沟道MOS管和N沟道MOS管串联，其中栅极g共接输入电压Vi，PMOS的源极s及衬底接正电压VDD，NMOS的源极s及衬底接低，两个管子的漏极d共接并引出输出电压Vo（VDD > 两个管子的开启电压绝对值之和）。 
通常T1、T2采用近乎完全相同的工艺，电压传输特性AB段，对应输入低电平，输出高电平，此时T1导通，T2截止；电压传输特性CD段，对应输入高电平，输出低电平，此时T2导通，T1截止；当处于BC段时，会出现T1、T2同时导通的情况，因为工艺相同，因此发生转折的阈值电压为1/2VDD，由于T1、T2全部导通因此会产生很强的瞬时电流。而在AB、CD区由于其中一支管子截止，因此电流极小。 CMOS器件应尽量避免管子长期工作在BC段，CMOS电路的功耗主要由电流峰值处产生，越高频率的数字电路功耗也会相应增加。
其他CMOS门与非门、或非门
带缓冲器的门电路：上述门电路存在输出电阻R0收输入端状态的的影响的问题。设每个MOS管内阻为R，当AB=1时，输出电阻R0=2R；A|B=0时，R0=1/2*R；A(B)=1、B(A)=0时，R0=R。门电路前端的输出相对于后端可近似为电压源，因此希望电压源内阻不变。在门电路每个输入输出端增加一层反相器进行缓冲，此时逻辑功能发生变化，但输出电阻稳定。 
OD门
常规门电路无法实现线与，这是因为如果将两个门电路输出，直接线接在一起，理论上Y1=1，Y2=0时，输出为0，而实际上，当一个为1，一个为0时，总的输出直接由Y1=1的VDD经PMOS管输出并流入另一个Y2=0的NMOS管至地，产生瞬间的强电流（参考电流特性曲线）且这一持续时间较电流特性曲线的强电流时间长的多，会瞬间击穿两个门电路造成永久损坏。 
三态门三极管很熟悉就不赘述了，TTL主要用到了三极管的截止区与饱和区两极，模拟电子技术中主要用到的是放大区（ic随ib的增大近似呈比例β增大）。 
tips： 与MOS管区别，三极管输出特性曲线最左边是饱和区，MOS为可变电阻区（线性区）；三极管输出特性曲线右边水平区为放大区，MOS管为恒流区（饱和区）。二者工作原理不同。 三极管开关特性
如图为实用三极管反相器电路图，通过引入负电压Vee及电阻R2，保证了当输入电压Vi即使略微大于0，发射极电压也能为负电压，保证了三极管的可靠截止以输出高电平Vcc；输入电压为高电平时，应保证三极管处于深度饱和状态才能输出低电平，电路参数需选择合适保证基极电流Ib>深度饱和基极电流Ibs。 TTL门电路TTL反相器
AB段：Vi<0.6V时，T1基极电压<1.3V，不足以驱动T2发射结导通，因此T2、T5处于截止状态，Vo=Vo=Vcc-Ur2-Ube-Ud2=3.6-Ur2 约等于3.4V输出高电平VH； BC段：0.7<Vi<1.3V时，此时T1基极电压为1.4~2.1V，T2发射结导通，而T5发射结截止，T2工作在放大区随着Vi的升高，Vc2和Vo线性下降
CD段：当Vi增加到1.4V左右时，T1基极电压为2.1V，T2、T5导通，T4截止，输出电压急剧下降到0V
DE段：Vi继续增大，T1基极电压被钳位在2.1V，输出电压稳定在0V。
输入特性曲线
高电平输出时，T4处于放大区而T5截止，等效图如图。RL为负载电阻，当负载电流IL稍微增大时，此时T4仍处于放大区，即Vo=Vcc-1.4-Ur2，输出电压保持不变，但是Ic随着IL逐渐增大，R4上的压降逐渐增大；当IL继续增大到一定值使得T4集电极电压<基极电压时，T4进入饱和导通状态，此时Vo=Vcc-IL*R4-0.2-0.7，呈线性随着IL的增大Vo减小。 低电平输出特性曲线
这里仅考虑Vi是由Vcc分压而来，不考虑外加Vi的情况。 输入端连接负载Rp，Vi = (Rp/(R1+Rp)*(Vcc-Ube))，当Rp << R1时，Vi随着Rp线性增大，当Vi>1.4V时，T1基极电压被钳位在2.1V，Vi被钳位在1.4V，不会随Rp增大而增大。 tip：如果门电路输入端浮空，无输入，相当于接了一个电阻无穷大的Rp，Rp分压为Vcc，该输入端口为1
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