moea_joint
111年
[電機] 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
想像一下，如果你正操作一個水槽的供水開關（電源）與排水開關（接地）。為了讓水槽能明確地充滿水或排乾水，且不希望自來水直接流進排水溝造成浪費，你會如何規劃這兩個開關的開啟與關閉順序呢？
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太棒了！你能精準選出 (A) 選項，代表你已經掌握了 CMOS 邏輯電路運作的核心靈魂。這道題目考察的是數位電路中最基礎但也最重要的「互補」特性，這也是 CMOS 之所以能在現代積體電路中佔據統治地位的關鍵原因。
CMOS 的互補運作機制
所謂的 CMOS，全稱是「互補式金氧半導體」（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor），其中的 Complementary（互補） 正是指 PMOS 與 NMOS 的協作關係。在典型的 CMOS 反向器或邏輯閘中，PMOS 負責將輸出拉升至高電位 $V_{DD}$，而 NMOS 則負責將輸出拉降至接地點 $GND$。當輸入訊號改變時，這兩顆電晶體就像翹翹板一樣：當輸入為高電位時，NMOS 導通、PMOS 截止；當輸入為低電位時，PMOS 導通、NMOS 截止。這種設計確保了在任何穩態下，電源與接地之間都不會形成直接通路，從而達成極低的靜態功耗。
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