知道“场效应晶体管”的专利已经获得保护可能令人惊讶。距离双极晶体管的发明至少有20年的历史。但是，双极晶体管的商业普及速度更快。第一个由双极型晶体管制成的芯片出现在1960年代。随着MOSFET制造技术在1980年代的完善，它很快超过了双极晶体管。自1947年点接触晶体管问世以来，事情开始迅速发展。第二年发明了第一个双极晶体管。然后在1958年，杰克·基尔比（Jack Kilby）发明了第一个集成电路，在同一芯片上安装了多个晶体管。十一年后，由于革命性的阿波罗制导计算机，阿波罗11号登上了月球，这是世界上第一台嵌入式计算机。它由原始的双三输入非门集成电路制成，每个门仅包含3个晶体管。这引起了流行的TTL（晶体管-晶体管逻辑）逻辑芯片系列，该系列由双极型晶体管构成。这些芯片的工作电压为5伏，最高可运行25 MHz。这些很快被肖特基钳位晶体管逻辑所取代。肖特基钳位晶体管逻辑在基极和集电极上添加了一个肖特基二极管，以防止饱和，从而大大减少了存储的电荷并减少了开关。时间，从而减少了由存储的电荷引起的传播延迟。基于双极晶体管的另一系列逻辑是ECL（发射极耦合逻辑）系列，该系列在负电压下运行。与标准TTL同类产品相比，ECL可以运行高达500MHz。大约在这段时间，引入了CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑。它同时使用N通道和P通道设备，因此名称是互补的。 TTL和CMOS的优缺点首先，也是最经常谈论的是功耗-TTL比CMOS消耗更多的功率。从某种意义上说，这是正确的。 TTL输入只是双极晶体管的基础。双极晶体管需要一些电流才能将其导通。输入电流的大小取决于内部电路。当许多TTL输入连接到TTL输出时，这成为问题，而TTL输出通常只是上拉电阻或驱动性能较差的高端晶体管。另一方面，CMOS晶体管具有场效应，换句话说，栅极处的电场足以影响半导体通道的导通。从理论上讲，除了电网的小泄漏电流（通常为吸波或毫安的量级）外，将不会产生任何电流。但是，这并不是说即使在较高速度下，相同的低电流消耗也是正确的。 CMOS芯片的输入具有一定的电容，因此上升时间受到限制。为了确保在高频下快速上升，需要大电流，该大电流在MHz或GHz频率下可以达到几安培。仅当输入必须更改状态且信号中必须存在TTL偏置电流时才消耗此电流。在输出方面，CMOS和TTL各有优缺点。 TTL输出是图腾柱或上拉。使用图腾柱，输出只能在轨道的0.5V范围内摆动。但是，其输出电流远高于CMOS芯片。同时，CMOS输出可以与压控电阻进行比较，并且可以根据负载在电源轨的毫伏范围内输出。但是，两个LED的输出电流通常非常有限。由于CMOS逻辑电路的电流要求较小，因此非常适合小型化，数百万个晶体管可以封装在一个很小的区域中，而不会产生过多电流。与CMOS相比，TTL的另一个重要优点是其耐用性。场效应晶体管依赖于栅极和沟道之间的薄氧化硅层，以在它们之间提供隔离。该氧化物层的厚度为纳米，击穿电压很小，即使在大功率FET中也很少超过20V。这使得CMOS对静电放电和过电压非常敏感。如果输入是浮动的，它们将缓慢累积电荷并在输出状态中引起错误的变化，这就是通常将CMOS输入上拉，下拉或接地的原因。 TTL在很大程度上不受此问题的影响，因为输入端子是晶体管基极，其作用更像二极管，并且由于其低阻抗，因此对噪声不太敏感。 TTL还是CMOS？哪个更好？ CMOS逻辑几乎在各个方面都取代了TTL。尽管TTL芯片仍然可用，但使用它们并没有真正的优势。但是，TTL对于TTL电平输入仍然是标准化的，因此TTL仍然与TTL电平输入不兼容。就实用性而言，CMOS无疑是赢家。 TTL逻辑系列使用双极晶体管来执行逻辑功能，