下面我们通过CMOS集成电路中的一个最基本电路-反相器(其他复杂的CMOS集成电路大多是由反相器单元组合而成)入手,分析一下它的工作过程。

利用一个P沟道MOS管和一个N沟道MOS管互补连接就构成了一个最基本的反相器单元电路如附图所示。图中VDD为正电源端,VSS为负电源端。电路设计采用正逻辑方法,即逻辑“1”为高电平,逻辑“0”为低电平。

　　　　　

附图中,当输入电压VI为底电平“0”(VSS)时,N沟道MOS管的栅-源电压VGSN=0V(源极和衬底一起接VSS),由于是增强型管,所以管子截止,而P沟道MOS管的栅-源电压VGSN=VSS—VDD。若| VSS—VDD |>| VTP|(MOS管开启电压),则P沟道MOS管导通,所以输出电压V0为高电平“1”(VDD),实现了输入和输出的反相功能。

当输入电压VI为底电平“1”(VDD)时,VGSN=(VDD—VSS)。若(VDD—VSS)> VGSN ,则N沟道MOS管导通,此时VGSN=0V, P沟道MOS管截止,所以输出电压V0为低电平“0”(VSS),与VI互为反相关系。

　　由上述分析可知,当输入信号为“0”或“1”的稳定状态时,电路中的两个MOS管总有一个处于截止状态,使得VDD和VSS之间无低阻抗直流通路,因此静态功耗极小。这便是CMOS集成电路最主要的特点。