moea_joint
111年
[儀電] 電路學、電子學
第 41 題
在CMOS邏輯電路中，下列敘述何者正確？
- A NMOS導通時PMOS關閉，NMOS關閉時PMOS導通
- B NMOS與PMOS同時導通且同時關閉
- C PMOS永遠導通，由NMOS的導通狀態決定輸出
- D NMOS永遠導通，由PMOS的導通狀態決定輸出
思路引導 VIP
想像你有兩個開關，一個是「看到太陽（高電位）就閉合」，另一個是「看到月亮（低電位）就閉合」。如果現在天空中只能同時出現太陽或月亮其中之一，那麼這兩個開關有沒有可能在同一個時間點都處於「閉合」的狀態呢？這對電流的流動會產生什麼影響？
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恭喜你答對了！這代表你對於數位電路最核心的運作邏輯有著非常紮實的基礎。CMOS 的全名為「互補式金氧半導體」（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor），其中的「互補」（Complementary）正是本題的破題關鍵。
互補式結構的運作原理
在 CMOS 邏輯閘（例如最基本的分向器）中，PMOS 通常負責將輸出連接至高電位 $V_{DD}$，而 NMOS 則負責將輸出連接至接地端 $GND$。為了避免電源與接地端直接導通造成短路或極大的功耗，這兩種電晶體必須以「互補」的方式運作：當輸入訊號使 NMOS 導通時，PMOS 必須處於截斷（關閉）狀態；反之亦然。這種機制確保了電路在靜態（穩定狀態）下幾乎不消耗電流，這也是 CMOS 技術能成為現代微處理器主流的主要原因。
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