CMOS到底是怎么工作的

水龙头的简化模型

当我们对栅端施加一个压力时，会控制水流大小从源端流向漏端。

但是这里要注意，这里有三个状态，没有水的状态，很小水量的状态（因为栅端压力太小，没有完全打开），水量充足状态（栅端压力已经把栅栏完全打开）。

CMOS原理：

其实聊到这里我们已经了解了CMOS的工作原理，怎么？还不明白?那好吧，我们再换个名字，比如这样。

在N型半导体中，在源端和漏端打入N型材料，如果在源端接地（0V），在漏端接一个相对较大的正电压，那么电子流根据异性相吸的原则也会从源端流向漏端。你可能会问，那栅端的作用是啥呢？其实栅端的作用和水龙头一样，控制着有没有电子流或者电子流的大小。我们再画个图

当我们在栅端加一个正电压时，源端的电子流和栅端的左侧靠的进，所以源端的电子流首先往右上角走（因为二氧化硅是纯绝缘体，所以不会有源端的电子跑到上面去）。当栅端的电压越大时，电子就越往右，直到当栅端电压大于某个值时，源端的电子流可以流到漏端了。这样电子流就有一个完整的通路了。只要源，栅，漏端的电压不变，电子流会源源不断的从源端到漏端，就形成下面这个图的样子~

我们再起个名字吧，这个通路叫做沟道（红色部分）。当电子流刚刚到达漏端时，栅端所加的电压值叫做阀值电压。因为这一堆结构要有一个载体（总不能悬浮在空中吧），所以我们选择P型硅片作为衬底，漏端和源端是在这个衬底上形成的。

同样的，这个过程也有三个状态与上面的水龙头模型对应，完全没有电流状态，很小电流状态和电流充足状态。我们把这三个状态分别起个名字，叫做截止区，线性区和饱和区（我觉得到这里就可以了~不用再深入了，如果还想了解更清楚的朋友，请留言）。

PS：这里还有反型层和耗尽层的概念，但是我觉得对于不是行业内的人来讲来说，有点难，暂时不涉及。如果有需要请留言，我再继续聊这部分内容。

CMOS的主要参数：

其实CMOS的主要参数太多了，而且单独有一本书讲CMOS器件的，所以我在这里就挑几个最最重要的来说明一下，什么寄生电阻，寄生电容，噪声之类的完全不在我们的聊天内容当中。

我暂时想到就这么多，当然还有很多参数必须要了解工艺流程后才能聊，我们下一期再了解一下CMOS在foundry是怎么形成的。以及它主要涉及到的参数，我相信你看完这一片之后，对于一个不是半导体行业人来讲，完全足够了~

本文首发：公众号“半导体产业园”

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