ERJ-8ENF4MOS數字集成電路的發展經歷了由PMOs、NMOs到CMOS的過程,其中PMOs電路問世最早。PMOS管以空穴作為載流子,NMOs管以電子作為載流子,而空穴的遷移率比電子低,因此,PMOS電路的工作速度比不上NMOs電路,PMOs集成電路已很少使用。由于NMOs電路的工作速度快,幾何尺寸小,而且生產工藝水平不斷提高和完善,所以在大規模集成電路領域中,曾廣泛采用NMOs技術。

NMOs邏輯門電路全部由N溝道MOs管構成。由于集成電路中制作大電阻比制作管子占用的面積大得多,因此用MOs管代替電阻。NMOs反相器是NMOs邏輯門電路的基本電路形式,它的工作管常用增強型器件,而負載管可以是耗盡型也可以是增強型。現以耗盡型負載管的NMOs反相器為例來說明它的工作原理。

NMOs反相器，圖3.1.28所示為NMOs反相器的原理電路,其中,T1為工作管,T2為負載管。假設T1管和T2管的開啟電壓分別為%1和%2。負載管T2的柵極與源極接在一起,根據N溝道耗盡型MOs管的輸出特性曲線可知,T2管始終處于導通狀態,并且其導通電阻是非線性電阻,隨vDs減小而越來越小。

當輸入UI為高電平(超過T1管的開啟電壓%1)時,T1導通,輸出o。的電壓值由T1和T2管導通時所呈現的溝道電阻值之比決定。通常在制造工藝上使T1管的溝道電阻遠小于T2管的溝道電阻,使輸出為低電平。  

當輸人電壓v1為低電壓(低于T1管的開啟電壓%1)時,T1截止,由于T2管總是處于導通狀態,%D通過T2管向負載電容CL充電。當輸出電壓v。隨CL充電而升高至(yDD~‰),輸出v。為高電平,電路實現邏輯非的功能。由于UDs2隨v。升高而減小時,T2管的導通電阻也變小,能在U0上升階段向負載提供較大的充電電流。因此,耗盡型負載管NMOs電路的開關速度比較快,在NMOS電路中,大多采用耗盡型負載管的門電路.