nmos邏輯門電路是全部由n溝道m(xù)osfet構(gòu)成。由于各種器件具有較小的幾何尺寸，適合于制造大規(guī)模集成電路。此外，由于nmos集成電路的結(jié)構(gòu)簡單，易于使用cad技術(shù)進(jìn)行設(shè)計。與cmos電路相似，nmos電路中不使用難于制造的電阻。nmos反相器是整個nmos邏輯門電路的基本構(gòu)件，它的工作管常用增強(qiáng)型器件，而負(fù)載管可以是增強(qiáng)型也可以是耗盡型?，F(xiàn)以增強(qiáng)型器件作為負(fù)載管的nmos反相器為例來說明它的工作原理。
(a)實際電路
(b)簡化畫法
1 nmos反相器
圖1(a)表示nmos反相器的原理電路，其中t1為工作管，t2為負(fù)載管，二者均屬增強(qiáng)型器件。若t1和t2在同一工藝過程中制成，它們必將具有相同的開啟電壓vt。圖1(b)是它的簡化畫法。由圖1可見，負(fù)載管t2的柵極與漏極同接電源vdd，因而t2總是工作在它的恒流區(qū)，處于導(dǎo)通狀態(tài)。
當(dāng)輸入vi為高電壓(超過管子的開啟電壓vt)時，t1導(dǎo)通，輸出vo為低電壓。輸出低電壓的值由t1、t2兩管導(dǎo)通時所呈現(xiàn)的電阻值之比決定。通常t1的跨導(dǎo)gm1遠(yuǎn)大于t2管的跨導(dǎo)gm2，以保證輸出低電壓值在+1v左右。當(dāng)輸入電壓vi為低電壓(低于管子的開啟電壓vt)時，t1截止，輸出vo為高電壓。由于t2管總是處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此輸出高電壓值約為(vdd-vt)。通常gm1在100～200μs之間，而gm2約為5～15μs。t1導(dǎo)通時的等效電阻rds1約為3～10kω，而t2的rds2約在100～200kω之間。負(fù)載管導(dǎo)通電阻是隨工作電流而變化的非線性電阻。
在nmos反相器的基礎(chǔ)上，可以制成nmos門電路。圖2為nmos或非門電路。
圖2 mnos或非門電路
只要輸入a、b中任一個為高電平，與它對應(yīng)的mosfet導(dǎo)通時，輸出為低電平；僅當(dāng)a、b全為低電平，所有工作管都截止時，輸出才為高電平。可見電路具有或非功能,即
l=a+b
或非門的工作管都是并聯(lián)的，增加管子的個數(shù)，輸出低電平基本穩(wěn)定，在整體電路設(shè)計中較為方便，因而nmos門電路是以或非門為基礎(chǔ)的。這種門電路主要用于大規(guī)模集成電路。
以上討論和分析了各種邏輯門電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和性能，以便于比較，現(xiàn)用它們的主要技術(shù)參數(shù)傳輸延遲時間tpd和功耗pd綜合描述各種邏輯門電路的性能，如圖3所示。
圖3 各種門電路的延遲時間與功耗的關(guān)系圖