CMOS耗尽模式技术具有许多优势，第二部分

众所周知，当 V GS 在增强模式下为正时，N 型耗尽型 MOSFET 的行为类似于 N 型增强型 MOSFET;两者之间的唯一区别是 V GS = 0V时的漏电流 I DSS量。增强型 MOSFET 在栅极未通电时不应泄漏任何电流，因此当 V GS = 0V 时 I DSS必须 为 0，但当 V GS = 0V 时允许 I DSS电流流过耗尽型 MOSFET 的传导通道 。

总之，N型MOSFET的增强行为发生在V GS 为正时，而P型MOSFET的增强行为发生在V GS 为负时。但是我们从未研究过当 V GS为负时 N 型 MOSFET 的耗尽行为或当 V GS为正 时 P 型 MOSFET 的耗尽行为 !

当然，我们永远不需要研究 N 型增强型 MOSFET 的耗尽行为，因为它在 V GS 为负时不会泄漏电流，但我们不能忽视 N 型耗尽型 MOSFET 的耗尽行为，因为耗尽型 MOSFET 的开关会产生正稍后将解释的逻辑操作。同样，我们永远不需要研究 P 型增强型 MOSFET 的耗尽行为，因为它在 V GS 为正时不会泄漏电流，但我们不能忽视 P 型耗尽型 MOSFET 的耗尽行为。

对于增强型MOSFET ，当输入为0V时，V GS 等于-V;大电流将流过 R L ，使输出电压接近 +V。当输入为+V时，V GS 等于0V;没有电流流过 R L ，因此输出电压为 0V。输入和输出的逻辑状态总是相反的。

但是对于耗尽型MOSFET ，当输入为0V时，V GS 等于0V;I DSS的大电流 将流过R L，使输出电压接近0V。当输入为+V时，V GS 等于+V，没有电流流过R L，输出电压为+V。输入和输出的逻辑状态总是相同的。

两个使用 N 型 MOSFET 的开关电路。对于增强型MOSFET ，当输入为+V时，V GS 等于+V;大电流将流过 R L ，使输出电压接近 0V。当输入为0V时，V GS 等于0V;没有电流流过 R L ，因此输出电压为 +V。输入和输出的逻辑状态总是相反的。

但是对于耗尽型MOSFET ，当输入为+V时，V GS 等于0V;I DSS的大电流 将流过 R L，使输出电压接近 +V。当输入为0V时，V GS 等于-V;没有电流流过 R L，因此输出电压为 0V。输入和输出的逻辑状态总是相同的。

从以上四个电路中，我们可以得出结论，增强型 MOSFET 提供负逻辑操作，而耗尽型 MOSFET 提供正逻辑操作。P 型耗尽型 MOSFET 类似于 N 型增强型 MOSFET，因为两者都需要正电压来激励栅极;源极端连接到最低地电压。

同样，N 型耗尽型 MOSFET 类似于 P 型增强型 MOSFET，因为两者都需要负电压来激励栅极;源极端接最高电源电压。

当在传导通道中感应出载流子时，增强型 MOSFET 的控制栅极通电;相反，耗尽型 MOSFET 的控制栅极在导电沟道被夹断时通电。

耗尽型 MOSFET 的操作显示了当栅极通电并连接到 +V 时 P 型耗尽型 MOSFET 的夹断。栅极处的正电压将诱导带负电的电子在绝缘体下方积聚并消除传导通道中的空穴，从而形成没有载流子的区域。开始时，该区域将出现在源极端子附近——与地电位相连——并且该区域将继续扩大，直到 P 通道完全被夹断。夹断总是首先发生在源极端子附近，因为它连接到具有系统最低电位的 0V 地，而输出漏极端子的电压永远不会低于 0V。

缓冲

一旦我们建立了上一节所示的四个基本开关电路，我们自然可以构建以下两个 CMOS 电路：增强型 MOSFET 的反相器，以及耗尽型 MOSFET 的同相缓冲器。CMOS电路以其在稳定状态下不消耗功率的省电能力而著称;两个互补 MOSFET 中的一个始终处于 ON 状态，而另一个处于 OFF 状态。由于增强型 MOSFET 的行为众所周知，我们将只关注耗尽型 MOSFET 的行为。

闩锁

同相缓冲器的创建也给了我们一个锁存器。由于缓冲器的输入信号和输出信号始终具有相同的相位，我们甚至可以将它们捆绑在一起以产生正反馈来锁定其状态。

锁存器是用于存储设备的独特电路。当输入信号绑定到 0V 时，N 型 MOSFET 将被夹断，但 P 型 MOSFET 将导通，因此输出将为 0V。由于两个 MOSFET 都处于稳定状态，即使在输入信号被移除后，输出也将永远保持在 0V。

同样，当输入信号连接到 +V 时，P 型 MOSFET 将被夹断，但 N 型 MOSFET 将导通，因此输出也将为 +V。由于两个 MOSFET 都处于稳定状态，即使在输入信号被移除后，输出也将永远保持在 +V。

传统上，它需要两个反相器来构建一个锁存器，因为这是产生正反馈的唯一方法。使用正逻辑技术，一个非反相缓冲器足以构建一个锁存器，并且可以节省一半的硅片。

记忆细胞

物理上，一个由两个 MOSFET 的正逻辑技术构建的锁存器由两个存储单元组成，N 型 MOSFET 是锁定 H 状态的存储单元，而 P 型 MOSFET 是锁定 L 状态的存储单元。可以使用单个 MOSFET 作为存储单元来存储数据;然而，由于单个 MOSFET 只能锁定在逻辑状态，因此需要刷新机制来保持解锁状态，这在 DRAM 应用中很常用。

静电放电

所有传统的 MOSFET 产品都会受到静电放电的损坏，尤其是在未通电的情况下。这是因为在栅极通电之前，增强型 MOSFET 的传导通道是不存在的;增强型 MOSFET 的所有栅极、源极和漏极端子在系统未上电时都处于高阻抗状态，因此它们很容易被 ESD 损坏。设计一个在系统未上电时保护增强型 MOSFET 并且同时在系统上电时不消耗功率的低阻抗电路是非常困难的 。

但 ESD 保护对于耗尽型 MOSFET 来说绝不是问题，因为低阻抗传导通道始终存在于系统通电之前。简单 ESD 保护电路 可以在系统未通电时通过将栅极输入连接到电源轨和接地系统来保护高阻抗栅极输入免受 ESD 事件的影响。系统上电时，ESD 保护电路会自动关闭，不耗电。