NMOS管和PMOS管阈值损失的简单理解

首先：输出端为带电容那端。

采用电容来模拟输出负载的原因：1.MOS的输出后面还会接其他MOS管的栅极，栅极和源、漏之间为直流开路状态。

                                                      2.栅极和源、漏以及沟道之间类似于一个电容的结构。

                                                                                              PMOS管

其次：源漏极的区分。（没加电源与地之前，没有源漏之分）

对于PMOS管，导电的多数载流子为空穴，而空穴可以视为带正电荷。上图为一个PMOS管，电流此时由V_DD流向电容C_L  ，那么V_DD作为源极，下面的输出端C_L  作为漏极。

类似的，对于NMOS管，导电多子为带负电的电子，电子运动方向与电流的流向相反，则可以推断出电子出发端为源极(S)，电子终点为漏极(D)。

4种情况：

PMOS输出“1”：接VDD的为源极(S)，接输出负载电容的为漏极(D)。假设开始漏极(D)的电平为低电平0。PMOS的栅极(G)为低电平0V,源极(S)为高电平V_DD。此时V_GS  =-V_DD。所以|V_GS  |>|V_TH |，PMOS管导通，电流由S流向D对输出电容充电，而V_GS  保持不变，可以一直充电直到输出端的电平为V_DD。

PMOS输出“0”：接负载电容的为输出端，假设开始负载电容上极板为高电平V_DD(源极S)，则下面接地的为漏极(D)。PMOS的栅极(G)接低电平0。开始时，|V_GS  |>|V_TH |，PMOS管导通，电流由S流向D进行放电，源极(S)的电压逐渐减小，V_G -V_S  的差值逐渐变小，直到|V_GS |=|V_TH |时，PMOS管截止。源极(S)的电平保持为V_TH 。

NMOS输出“1”：最上面接V_DD的为漏极(D)，接输出负载电容的为源极(S)。假设源极(S)的电平为低电平0。NMOS的栅极(G)为高电平V_DD，漏极(D)为高电平V_DD。开始时，V_GS  >V_TH ，NMOS管导通，电流由D流向S对输出电容进行充电，电压V_S   逐渐增大，V_G -V_S   的差值逐渐变小，直到V_GS  =V_TH 时，NMOS管截止。源极(S)的电平保持为V_DD-V_TH 。

NMOS输出“0”：接负载电容的为输出端，假设电容上级板电平为高电平V_DD，则上面为漏极(D)，下面源极(S)。NMOS的栅极(G)接高电平V_DD。V_GS  >V_TH ,NMOS管导通，电流由D流向S对地放电，因为V_GS  一直保持不变，可以一直放电直到输出端的电平为0。

小结：

1.NMOS传“1”只能达到V_DD-V_TH ，PMOS传“0”只能达到V_TH，存在阈值损失。

2.NMOS管和PMOS管都是开关型器件。不管输出“1”还是“0”都要在导通状态下。

3.为解决阈值损失问题，采用CMOS管，让NMOS传“0”，PMOS传“1”。

本文是对：3_3_MOS开关的非理想性.mp4_哔哩哔哩_bilibili  的小记。