CMOS（互补金属氧化物半导体）逻辑具有许多理想的特性：

1. 高输入阻抗。输入信号驱动电极，它们之间有一层绝缘层（金属氧化物）和它们所控制的东西。这给了它们少量的电容，但实际上是无限的电阻。保持在一个电平的 CMOS 输入的输入或输出电流只是泄漏，通常为 1 µA 或更小。

2. 输出积极推动双向。

3. 输出几乎是轨到轨的。

4. CMOS 逻辑在固定状态下消耗的功率非常少。当这些电容器充电和放电时，电流消耗来自开关。即便如此，与其他逻辑类型相比，它仍具有良好的速度功率比。

5. CMOS门非常简单。基本门是一个反相器，它只有两个晶体管。这与低功耗一起意味着它非常适合密集集成。或者相反，你会得到很多关于尺寸、成本和功率的逻辑。

它指的是如何在 IC 上构建门。CMOS代表Complementary MOS（金属氧化物半导体），它使用PMOS和NMOS（即互补）来构建逻辑。
与其他技术相比，CMOS 速度快、扇出大、功耗低。

其他系列是 TTL（晶体管-晶体管逻辑，仍然使用 NPN/PNP）、ECL（发射极耦合逻辑 - 快速但消耗大量功率 - 仍然以各种形式使用）DTL（二极管晶体管逻辑 - 旧）和 RTL（电阻晶体管逻辑（老）

“CMOS 兼容”或“TTL 兼容”经常用于描述逻辑 1 和 0 所需的电压电平。

Oli 和 Olin 已经解释了 CMOS 的优势，但让我退后一步。

TL:DR：互补逻辑允许轨到轨输出电压摆幅，并且 MOSFET 晶体管是一种非常可扩展的技术（可以在一个小表面上获得数十亿个晶体管），具有一些非常有用的特性（与 BJT 相比）。

为什么是CMOS？

之所以需要互补门，是因为最简单的门概念是基于上拉和下拉的思想；这意味着有一个设备（一个晶体管或一组晶体管）将输出拉高（至“1”），另一个设备将其拉低（至“0”）。

增强型 nMOS 是性能最好的 MOSFET，需要一个$V_{GS}>V_T>0.7V$为了打开并允许电流流动；出于这个原因，它作为下拉设备工作得很好，但不如上拉设备好（它在允许输出电压升高到 VDD 之前关闭）。因此使用 pMOS 的想法是，它的性能稍差一些（因为空穴的移动速度比电子慢，但这是另一回事），但可以完美地用作上拉电阻。

如此互补（CMOS 中的“C”），因为您使用的两个设备的行为方式相反，因此是互补的。然后，逻辑反相，因为 nMOS（下拉）需要高输入电压（'1'）才能开启，而 pMOS 需要低电压（'0'）。

但是为什么MOS好呢？

还有一些额外的信息：正如 Olin 所说，MOSFET 技术普及的主要原因是它是一种平面器件，这意味着它适合制作在半导体的表面上。

这是因为，正如您在图片中看到的那样，构建一个 MOSFET（这是一个 n 沟道，同一衬底中的 p 沟道需要一个称为 n 阱的额外掺杂区域）基本上包括掺杂两个 n+ 区域和沉积栅极和触点（非常非常简单）。

今天的 BJT 晶体管也采用类似 MOS 的技术制造，这意味着在表面上“蚀刻”，但基本上它们由三层不同掺杂的半导体组成，因此它们主要用于分立技术。事实上，它们现在的构建方式是在硅的不同深度创建这三层，并且（只是给出一个想法），在最近的技术中，它们占据平方微米左右的面积，而 MOS 晶体管可以内置 <20 nm 技术（定期更新此值），总面积可能小于 100 nm² 。（右图）

因此，您可以看到，除了其他特性之外，MOSFET 晶体管更适合（在当今的技术中）实现超大规模集成或 VLSI。

无论如何，双极晶体管仍然广泛用于模拟电子设备，因为它们具有更好的线性特性。此外，BJT 比采用相同技术（即晶体管尺寸）构建的 MOSFET 更快。

CMOS 与 MOS

请注意，CMOS 不等同于 MOS：由于 C 表示“互补”，因此它是 MOS 栅极的特殊（即使广泛使用）配置，而高速电路通常使用动态逻辑，其目的是基本上减少输入电容大门。事实上，试图将技术推向极限，在输入端有两个栅极电容（如 CMOS 所具有的）是性能损失的一个原因。您可以说增加前一阶段提供的电流就足够了，但举个例子，2 倍的充电速度需要 2 倍的充电电流，这意味着 2 倍的电导率，这是通过 2 倍的通道宽度实现的，而且 - 令人惊讶的是 - 加倍输入电容。

其他拓扑，如传输晶体管逻辑，可以简化某些门的结构，有时可以实现更高的速度。

关于接口

换个话题，在谈论微控制器和接口时，重要的是要记住 CMOS 门的高输入阻抗对于确保输入/输出引脚永远不会悬空非常重要（如果它们有保护，则在内部确保这一点），因为它们门可能会受到外部噪声的影响并呈现出不可预测的值（可能会发生闩锁和损坏）。因此，说明设备具有 CMOS 特性也应告知您这一点。

如果您知道在 CMOS 出现之前或在 CMOS 足够快可以竞争之前存在的替代方案，您就会明白这是一项伟大的技术。

替代方案是 TTL、LS-TTL、P- 或 NMOS。

如果没有 CMOS 技术的低功耗特性，目前的微处理器都无法接近实用。

今天的 CMOS 微处理器具有与烹饪盘相似的功率密度（每芯片面积的功耗）。想象一下替代技术的功率密度将高出 100 或 1000 倍。