¿Por qué usamos un CMOS para invertir un circuito cuando el PMOS ya lo logra?

La salida en un PMOS es la siguiente:

I/P    O/P  
 0      1  
 1      0  

¿Por qué no puedo usar esto en lugar de usar un CMOS para invertir la lógica?
(Por favor explique en términos simples ya que soy un principiante en este tema y tema)

En una palabra: eficiencia .

Puede usar un transistor PMOS para impulsar una salida lógica alta (por ejemplo, VDD) cuando la entrada es baja (por ejemplo, GND). Sin embargo, no puede usar ese mismo transistor PMOS para conducir una salida lógica baja cuando la entrada es alta .

Cuando conduce la entrada alta en su inversor PMOS, se apaga , dejando la salida efectivamente de alta impedancia, lo que no es lógicamente bajo .

Su tabla de verdad real es:

I/P    O/P

 0      1
 1      Z

Puede superar esta incapacidad para conducir bajo, usando una resistencia para bajar la salida cuando el transistor está apagado. Sin embargo, para poder conducir fuertemente bajo, necesita una resistencia de bajo valor .

Esta resistencia está siempre a través de la salida, lo que significa que cuando enciende el PMOS para conducir alto, una gran corriente fluirá desde el PMOS a través de la resistencia a tierra. Esto usa mucha energía . Si tiene miles de millones de interruptores, puede ver que el consumo de energía será muy alto .

El mejor enfoque es reemplazar esta resistencia con un transistor NMOS. Esto se llama CMOS. Al usar un dispositivo NMOS , puede pensar que puede apagar la resistencia cuando la salida es alta (PMOS está activado).

Usando el NMOS también puede obtener una baja lógica fuerte porque cuando se enciende, el NMOS es efectivamente un corto.

CMOS, por lo tanto, al usar transistores complementarios, tiene una disipación de potencia estática muy baja : cuando una salida se mantiene alta o baja, casi no se consume energía.

El CMOS, aunque es más complejo de fabricar, consume muy poca energía cuando no se cambia, mientras que el PMOS consume más energía incluso cuando no se cambia.

Desde aquí, sea ​​el circuito a continuación para un inversor simple:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Cuando IN = 0, entonces el NMOS (M2) es (casi) un circuito abierto y el PMOS (M1) es (casi) un cortocircuito. Lo contrario para cuando IN = 1: el NMOS es un cortocircuito y el PMOS es un circuito abierto. Es Vdd (5V) o tierra en la salida que se está impulsando "fuertemente".

Como resultado, tiene una menor disipación de potencia.