了解完二極管和 PM 結原理后，就可以看懂簡單的邏輯電路了

• 載流子
• 場效應管

• 與門 AND

  • 二極管實現
  • 繼電器實現
  • CMOS 實現
  • NMOS 實現
• 或門 OR
• 或非 NOR
• 與非 NAND

載流子

在物理學中，載流子（charge carrier）簡稱載子（carrier），指可以自由移動的帶有電荷的物質微粒，如電子和離子。在半導體物理學中，電子流失導致共價鍵上留下的空位（空穴）被視為載流子。

— Wiki

在半導體中，電子和空穴作為載流子。數目較多的載流子稱為多數載流子；在N型半導體中多數載流子是電子，而在P型半導體中多數載流子是空穴。數目較少的載流子稱為少數載流子；在N型半導體中少數載流子是空穴，而在P型半導體中少數載流子是電子。[1]

— Wiki

場效應管

場效應管（英語：field-effect transistor，縮寫：FET**）是一種通過電場效應控制電流的電子元件。

它依靠電場去控制導電溝道形狀，因此能控制半導體材料中某種類型載流子的溝道的導電性。

— Wiki

G 柵極通過控制電壓，控制 P 溝道的載流子，從而控制 PN 結的寬度，參考：場效應管及其放大電路

在 Vgs 為 0 時，PN 結最小，導電 N 溝道最寬，導電性能最好

當 Vgs 負電壓增大，電子流入 P 溝道，P 溝道載流子減少，N 溝道為平衡 PN 結的內電場，N 溝道的載流子也變小，從而導致 PN 結變寬。

Vds 的原理大致與 Vgs 相同

當 Vds 增強時，也會出現溝道夾斷的情況。

此處還待進一步思考

與門

二極管電路實現

vcc：電路供電電壓 為10v，假設 3v 以上為高電平，3v 以下為低電平。參考：二極管與門電路原理

uaubuy

0（正偏）/ 0	0（正偏）/ 0	0.7v / 0
3v （反偏）/ 1	0 （正偏）/ 0	0.7v / 0
0 （正偏）/ 0	3v （反偏）/ 1	0.7v / 0
3v （正偏）/ 1	3v （正偏）/ 1	3.7v / 1

繼電器實現

• 僅 A、B 都為高電平，使繼電器將開關閉合，從而使得 Y 導通為高電平。

CMOS與門

PN結指向內的為NMOS管, PN 結指向外部的為 PMOS [4]

NMOS的特性，Vgs大于一定的值就會導通，適合用于源極接地時的情況（低端驅動），只要柵極電壓達到4V或10V就可以了。
??PMOS的特性，Vgs小于一定的值就會導通，適合用于源極接VCC時的情況（高端驅動）。但是，雖然PMOS可以很方便地用作高端驅動，但由于導通電阻大，價格貴，替換種類少等原因，在高端驅動中，通常還是使用NMOS。[5]

T1, T2, T5 為 PMOS，0 導通，1 不導通

T3，T4，T6 為 NMOS，1 導通，0 不導通

A，BT1，T2，T3，T4T5，T6 柵極T5，T6Y

0，0	通，通，不通，不通	1	不通，通	0
1，0	不通，通，通，不通	1	不通，通	0
0，1	通，不通，不通，通	1	不通，通	0
1，1	不通，不通，通，通	0	通，不通	1

NMOS 與門

假設與 a 直連的 NMOS 為 T1，與 b 直連的 NMOS 為 T2，與 F 直連的為 T3

• 僅 a、b 都為 1 時，T3 柵極為低電平，從而 T3 不導通，導致 F 為高電平
• 其余情況，任意 a、b 為 0 時，與 T3 柵極為高電平并導通，使得 F 接地，為低電平。

或門

ABL

0（正偏）/ 0	0（正偏）/ 0	0v / 0
5v （正偏）/ 1	0 （反偏）/ 0	5v / 1
0 （反偏）/ 0	5v （正偏）/ 1	5v / 1
5v （正偏）/ 1	5v （正偏）/ 1	5v / 1

非門

• a 高電平時，F 接地為低電平，反之成立

或非 NOR

或非門具有函數完備性，和與非門一樣可以僅用其實現其他所有的邏輯功能。

電路圖如下，并假設與 a 直連的 MOS 為 T1，與 b 直連的 MOS 為 T2

當 a、b 中任意一個為高電平，則 F 和 GND 連接為低電平，只有 a、b 都為低電平時，F 才為高電平。

輸入AB 輸出A NOR B

0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

與非 NAND

NMOSCMOS

NMOS, 僅 A，B 都為高電平使得 T2，T3 導通，Y 才為低電平

CMOS 如下：

A，BT1，T2，T3，T4Y

0，0	通，通，不通，不通	1
0，1	通，不通，不通，通	1
1，0	不通，通，通，不通	1
1，1	不通，不通，通，通	0

References

二極管與門電路原理

場效應管及其放大電路

邏輯門

如何判斷NMOS管和PMOS管？

NMOS & PMOS

?

更多文章訪問：zhoukekestar.github.io/notes

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【加法笔记系列】逻辑电路的实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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