哥们，今天想跟大家唠唠CMOS这玩意儿到底是个啥原理。这东西我折腾了好久才算真正搞明白。我就是听着各种项目里头动不动就冒出个“CMOS传感器”、“CMOS逻辑门”，听得耳朵都快长茧子了，可心里还是模模糊糊的，总觉得差点意思。于是乎，我就下决心，非得把这玩意儿的底裤给它扒干净不可。
我最早是从资料上看到“CMOS”这几个字母的，全称是“互补金属氧化物半导体”。当时我就犯嘀咕了，这都是啥跟啥？“半导体”我懂，不就是硅锗那些玩意儿嘛“金属氧化物”听着也还行，大概是某种结构。可这个“互补”是啥意思？我琢磨了半天，脑袋里就只剩下浆糊。
我怎么搞明白的？
我当时觉得光看书本上的那些抽象概念肯定不行，得从最基础的、能摸得着的东西入手。我手上刚好有点闲置的N型和P型MOS管，想着这不就是CMOS里头的“半导体”核心嘛干脆，自己动手搭个最简单的电路试试。
我先拿了个N型MOS管，接上电源和电阻，然后用一个信号来控制它的栅极。我发现，当栅极电压高的时候，它就导通了，电流哗哗地流过去；栅极电压低的时候，它就断开了，跟开关一样。接着我又拿P型MOS管试了试，这玩意儿就有点意思了，它的表现跟N型管正好反过来：栅极电压低的时候导通，栅极电压高的时候反而关了。
那时候我心里就咯噔一下，突然有了一点点感觉。N型MOS管是给它高电压就开，把输出拉到地；P型MOS管是给它低电压就开，把输出拉到高电平。这不就是“互补”的意思嘛一个喜欢高电平工作，一个喜欢低电平工作，正好能凑一对儿。
搭个最简单的“非门”
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有了这个想法，我就开始琢磨怎么把这两个管子搓成一个有用的电路。最简单的逻辑门就是“非门”，就是输入是1，输出是0；输入是0，输出是1。我按照网上的图纸，把一个N型MOS管和一个P型MOS管给串起来了。具体是这样弄的：
- 把N型MOS管的源极接到地。
- P型MOS管的源极接到电源正极（比如5V）。
- 把N型和P型MOS管的栅极并起来，这就是我的输入端。
- 把N型和P型MOS管的漏极也并起来，这就是我的输出端。
电路一搭我就开始测试：
- 当我的输入是高电平（比如5V）时，P型MOS管就关了（因为它不喜欢高电平），N型MOS管就开了（它就喜欢高电平）。这样一来，输出端通过N型管就直接连到地了，所以输出就是低电平（0V）。
- 当我的输入是低电平（比如0V）时，P型MOS管就开了，N型MOS管就关了。这回，输出端通过P型管直接连到电源正极了，所以输出就是高电平（5V）。
我当时整个人都精神了！这不就是个活脱脱的非门吗？输入高输出低，输入低输出高，完美的“互补”关系。最关键的是，我发现当输入稳定在高电平或者低电平的时候，两个管子总有一个是关着的。这就意味着，从电源正极到地之间，根本就没有一个直接的导通路径。只有在开关切换的瞬间，两个管子可能同时导通那么一丁点时间，才会有电流从电源正极直接流到地。
CMOS为啥这么牛逼？
那一刻，我终于明白CMOS为啥这么受欢迎了。最直观的感受就是，它功耗超级低！因为在电路稳定的时候，基本没有电流从电源“漏”到地。这跟以前我玩过的什么TTL逻辑完全不一样，TTL电路就算啥也不干，它也一直在那儿“烧”着电流。CMOS只有在状态切换的时候才会消耗比较多的电，所以特别适合用在电池供电的设备里，比如手机、手表，那续航能力蹭蹭就上去了。
除了功耗低，它还有个好处就是抗干扰能力强。你看它的输出，要么是实打实的电源高电平，要么是实打实的地电平，信号边沿很干净利索。不像有些老式的电路，输出的电平可能还介于高低之间，容易被干扰。CMOS这玩意儿就能把信号干脆利落地推到高或者拉到低，不容易出岔子。
而且CMOS电路的集成度特别高，能把特别多的晶体管塞进一小块芯片里头。因为每个晶体管都小小的，而且功耗又低，发热也少，所以就能做得更密集，性能也就能做得更强。我们现在用的手机处理器、电脑CPU，里头都是海量的CMOS晶体管在跑，才能有那么复杂的功能。
所以说，CMOS原理这东西，表面上看是“互补金属氧化物半导体”，听着挺玄乎。但实际上，它的核心思想就是用一对儿“拧巴”的开关管：一个喜欢高，一个喜欢低，他俩搭伙干活，一个负责往高拉，一个负责往低拉，而且总有一个在休息，不让他俩同时瞎折腾。这样一来，不光省电，还干净利索，难怪能成了现代电子器件的基石。我当时把这套东西彻底吃透了，感觉整个人都神清气爽，看啥电路图都觉得顺眼多了。