ディプリーション負荷NMOSロジック
自己整合シリコンゲートは、ジョン・C・サラス(John C. Sarace)、トム・クレイン(Tom Klein)そしてロバート・W・バウアー(英語版)によるさらに低い寄生容量を実現するためのアイデアと仕事の改良(そして最初に動作する実装)であった。その改良は、ディスクリート部品としてだけでなくIC(集積回路)の一部として製造することができた。 この新型のMOSFETは、1ワット当たりでアルミニウムゲートのpMOSトランジスタの3倍から5倍高速であった。さらに面積も小さくなり、より少ない漏れ電流とより高い信頼性を持っていた。 同年、ファジンは新型MOSFETを使った最初のICも作った。フェアチャイルド3708(8ビットバイナリデコーダー付きのアナログマルチプレクサ)である。これは金属ゲートの同型のものより大幅に性能が向上したことを証明した。 それから10年以内にシリコンゲートMOSFETは、複雑なデジタルICのための主な媒体としてバイポーラトランジスタを置き換えた。
ディプリーション負荷NMOSロジックは、負荷NMOSトランジスタだけをディプリーションモードMOSFETに置き換える。
回路図から明らかなように負荷MOSFETの動作を決める変数は以下のようになる。
ドレイン・ソース間電圧 VDS = Vdd - 出力電圧
ゲート・ソース間電圧 VGS = 0
ドレイン・ソース間電流 IDS = VDSの値によって電流源や抵抗器になる。
この負荷MOSFETは、ゲート端子をソース端子に直接接続しているので、常にVGS = 0V になる。ディプリーションモードなので、VGS が0Vでも電流を流すことができる。そのため、VDS だけでIDS が決まる。
出力が0のとき、VDS ≒ Vdd なので、MOSFETの飽和領域(Saturation region)を使うことになる。しかし、VGS = 0Vなので、IDS はほぼ一定になる(電流源に近い)。そのため、標準的なNMOSロジックよりも消費電力が少なくなる。出力が0から1へ遷移しているとき、出力電圧はVddに近づくので、VDS は小さくなり、MOSFETの線形領域(Linear region)を使うことになるので、IDS は VDS にほぼ比例する(抵抗器に近い)。そのため、負荷トランジスタは急激にオフにならず、IDSはそれなりに流れる。その結果、0から1への遷移が高速になる。