CMOS集成電路的性能及特點有哪些?
CMOS集成電路功耗低
CMOS集成電路采用場效應管,且都是互補結(jié)構,工作時兩個串聯(lián)的場效應管總是處于一個管導通,另一個管截止的狀態(tài),電路靜態(tài)功耗理論上為零。實際上,由于存在漏電流,CMOS電路尚有微量靜態(tài)功耗。單個門電路的功耗典型值僅為20mW,動態(tài)功耗(在1MHz工作頻率時)也僅為幾mW。
CMOS集成電路工作電壓范圍寬
CMOS集成電路供電簡單,供電電源體積小,基本上不需穩(wěn)壓。國產(chǎn)CC4000系列的集成電路,可在3~18V電壓下正常工作。
CMOS集成電路邏輯擺幅大
CMOS集成電路的邏輯高電平“1”、邏輯低電平“0”分別接近于電源高電位VDD及電影低電位VSS。當VDD=15V,VSS=0V時,輸出邏輯擺幅近似15V。因此,CMOS集成電路的電壓電壓利用系數(shù)在各類集成電路中指標是較高的。
CMOS集成電路抗干擾能力強
CMOS集成電路的電壓噪聲容限的典型值為電源電壓的45%,保證值為電源電壓的30%。隨著電源電壓的增加,噪聲容限電壓的絕對值將成比例增加。對于VDD=15V的供電電壓(當VSS=0V時),電路將有7V左右的噪聲容限。
CMOS集成電路輸入阻抗高
CMOS集成電路的輸入端一般都是由保護二極管和串聯(lián)電阻構成的保護網(wǎng)絡,故比一般場效應管的輸入電阻稍小,但在正常工作電壓范圍內(nèi),這些保護二極管均處于反向偏置狀態(tài),直流輸入阻抗取決于這些二極管的泄露電流,通常情況下,等效輸入阻抗高達103~1011Ω,因此CMOS集成電路幾乎不消耗驅(qū)動電路的功率。
CMOS集成電路溫度穩(wěn)定性能好
由于CMOS集成電路的功耗很低,內(nèi)部發(fā)熱量少,而且,CMOS電路線路結(jié)構和電氣參數(shù)都具有對稱性,在溫度環(huán)境發(fā)生變化時,某些參數(shù)能起到自動補償作用,因而CMOS集成電路的溫度特性非常好。一般陶瓷金屬封裝的電路,工作溫度為-55 ~ +125℃;塑料封裝的電路工作溫度范圍為-45 ~ +85℃。
CMOS集成電路扇出能力強
扇出能力是用電路輸出端所能帶動的輸入端數(shù)來表示的。由于CMOS集成電路的輸入阻抗極高,因此電路的輸出能力受輸入電容的限制,但是,當CMOS集成電路用來驅(qū)動同類型,如不考慮速度,一般可以驅(qū)動50個以上的輸入端。
CMOS集成電路抗輻射能力強
CMOS集成電路中的基本器件是MOS晶體管,屬于多數(shù)載流子導電器件。各種射線、輻射對其導電性能的影響都有限,因而特別適用于制作航天及核實驗設備。
CMOS集成電路可控性好
CMOS集成電路輸出波形的上升和下降時間可以控制,其輸出的上升和下降時間的典型值為電路傳輸延遲時間的125%~140%。
CMOS集成電路接口方便
因為CMOS集成電路的輸入阻抗高和輸出擺幅大,所以易于被其他電路所驅(qū)動,也容易驅(qū)動其他類型的電路或器件。
在電子制作及維修工作中，不少愛好者曾遇到這樣一種奇怪的現(xiàn)象：有些集成電路購來后還沒使用過就莫名奇妙地損壞了，其中主要是一些CMOS數(shù)字集成電路和采用CMOS工藝制成的微處理器等。這究意是什么原因呢?是器件本身質(zhì)量不好還是另有緣故?理論和實踐均已表明，除非集成電路是處理品或非正規(guī)產(chǎn)品，前者一般是很少見的，主要的致?lián)p原因在于外界靜電的沖擊。
大家知道，CMOS集成電路是一種以金屬-氧化物-半導體場效應晶體管為基本元件構成的。由于集成電路內(nèi)的場效應管，其柵極(G極)和源極(S極)之間的隔離層是一層極薄的二氧化硅，故輸入阻抗很高，通常大于1000MΩ，并且具有5pF左右的輸入電容，所以輸入端極易受到外界靜電及干擾噪聲的影響。如果輸入端靜電能量積累到一定程度，就會把二氧化硅層擊穿或擊損，產(chǎn)生所謂的“柵穿”或“柵漏”現(xiàn)象，集成電路也就失效了。
為了防止靜電危害，在一般的CMOS器件的輸入回路中均設置了吸收靜電的保護電路。但盡管這樣，其吸收保護能力有限，通常只能吸收1～2kV(靜電電容200pF左右)的靜電，而實際環(huán)境中的靜電能量常常超出此值。例如，人體穿著化纖類衣物經(jīng)過摩擦后就能帶上高達10～20kV(100～200pF)的靜電電壓，若被CMOS器件輸入端接收，便足以使它損壞。所以在放置或使用CMOS(包括其他一些現(xiàn)已較少使用的MOS集成電路和MOS管)器件時，絕不可忽視對靜電干擾和危害的預防，要對實際環(huán)境中一切可能產(chǎn)生靜電的物體進行隔離或作靜電泄放處理，具體可歸納以下幾點注意事項。
1.在儲存、攜帶或運輸CMOS器件和焊裝有MOS器件的半成品印制板的過程中，應將集成電路和印制板放置于金屬容器內(nèi)，也可用鋁箔將器件包封后放入普通容器內(nèi)，但不要用易產(chǎn)生靜電的尼龍及塑料盒等容器，采用抗靜電的塑料盒當然也可以。
2.裝配工作臺上不宜鋪設塑料或有機玻璃板，最好鋪上一塊平整鋁板或鐵板，如沒有則什么都不要鋪。
3.焊接時，應將集成電路逐一從盒中取出并拆開包封錫箔，切忌一下子把所有器件全部拆封，攤在桌子上。
4.在進行裝配或?qū)嶒灂r，電烙鐵、示波器、穩(wěn)壓源等工具及儀器儀表都應良好接地，并要經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)問題應及時處理。一種簡易檢查接地是否良好的方法是，在電烙鐵及儀器通電時，用電筆測試其外殼，若電筆發(fā)亮，說明接地不好;反之，若電筆不亮則說明接地良好。
5.焊裝時，愛好者應避免穿著尼龍、純滌綸等易生靜電的衣褲及手套等。
6.集成電路上不用的多余輸入端不能懸空，應按不同電路要求進行連接。
下載文檔
