A legnépszerűbb MOSFET technológia (félvezető technológia) ma elérhető CMOS technológia vagy kiegészítő MOS technológia. A CMOS technológia a vezető félvezető technológia az ASIC-ek, memóriák és mikroprocesszorok számára. A CMOS technológia legfőbb előnye a BIPOLAR és az NMOS technológiával szemben az áramelvezetés - amikor az áramkört kapcsolják, csak a teljesítmény oszlik el. Ez lehetővé teszi sok CMOS kapu beépítését egy integrált áramkörbe, mint a bipoláris és az NMOS technológiában. Ez a cikk a CMOS és az NMOS technológia különbségét tárgyalja.

Bevezetés az IC technológiába

Szilícium IC technológia típusokba sorolhatók: Bipoláris, Fémoxid félvezető és BiCMOS.

IC technológia

A bipoláris tranzisztorok szerkezete PNP vagy NPN. Ezekben típusú tranzisztorok , a vastagabb alapréteg kis árammennyisége szabályozza a nagy áramokat az emitter és a kollektor között. Az alapáramok korlátozzák a bipoláris eszközök integrációs sűrűségét.

A fém-oxid félvezetőt különféle technológiákba sorolják a PMOS, az NMOS és a CMOS kategóriákban. Ezek az eszközök tartalmaznak egy félvezetőt, oxidot és egy fém kaput. Jelenleg a poliszilíciumot általában kapuként használják. Amikor a kapura feszültséget adunk, akkor ez vezérli az áramot a forrás és a lefolyó között. Mivel kevesebb energiát fogyasztanak, és az MOS nagyobb integrációt tesz lehetővé.

BiCMOS Technology CMOS és bipoláris tranzisztorokat egyaránt alkalmaz, ezek ugyanazon a félvezető chipen vannak integrálva. A CMOS technológia magas I / P és alacsony O / P impedanciát, nagy csomagolási sűrűséget, szimmetrikus zajszintet és alacsony energiaeloszlást kínál. A BiCMOS technológia lehetővé tette a bipoláris eszközök és a CMOS tranzisztorok egyetlen folyamatban történő ésszerű költséggel történő egyesítését, hogy elérjük a MOS logika nagy sűrűségű integrációját

A CMOS és az NMOS technológia közötti különbség

A CMOS-technológia és az NMOS-technológia közötti különbség könnyen megkülönböztethető működési elveikkel, előnyeikkel és hátrányaikkal, amint azt tárgyaltuk.

CMOS technológia

Kiegészítő fém-oxid-félvezetőt (CMOS technológiát) használnak az IC-k felépítésére, és ezt a technológiát használják digitális logikai áramkörökben, mikroprocesszorokban, mikrokontrollerekben és statikus RAM-ban. A CMOS technológiát számos analóg áramkörben, például adatátalakítókban, képérzékelőkben és erősen integrált adó-vevőkben is használják. A CMOS technológia fő jellemzői az alacsony statikus energiafogyasztás és a magas zajvédelem.

“másodrendű aluláteresztő szűrő számológép ”

Kiegészítő metáloxid félvezető

A CMOS (kiegészítő fém-oxid-félvezető) egy akkumulátorral működő fedélzeti félvezető chip, amelyet az adatok számítógépeken történő tárolására használnak. Ezek az adatok a rendszer dátumától és dátumától kezdve a számítógép hardverbeállításáig terjednek. A CMOS legjobb példája egy érmeelem, amelyet a CMOS memóriájának feltöltésére használnak.

Amikor néhány tranzisztor KI állapotban van, akkor a sorozatok kombinációja csak az ON és OFF állapotok közötti váltás során vesz jelentős energiát. Tehát az MOS-eszközök nem termelnek annyi hulladékhőt, mint a logika egyéb formái. Például a TTL ( Tranzisztor-tranzisztor logika ) vagy MOS logika, amelyeknek általában van némi állandó áramuk akkor is, ha nem változtatják meg az állapotot. Ez lehetővé teszi a logikai funkciók nagy sűrűségét egy chipen. Emiatt ezt a technológiát használják a legszélesebb körben, és VLSI chipekben valósítják meg.

A CMOS akkumulátor élettartama

A CMOS akkumulátor átlagos élettartama körülbelül 10 év. Ez azonban megváltozhat a felhasználás, valamint a környezet függvényében, bárhol is van a számítógép. Ha a CMOS akkumulátor megsérül, akkor a számítógép nem tudja fenntartani a pontos időt, különben a számítógép kikapcsolása után. Például, ha a számítógép be van kapcsolva, észrevehető a dátum és az idő, például 12:00 és 1990. január 1. között. Tehát ez a hiba elsősorban azt jelzi, hogy a CMOS akkumulátora meghibásodott.

CMOS Inverter

A digitális áramkörök tervezésének bármely IC technológiájához az alapelem a logikai inverter. Miután az inverter áramkörének működését gondosan megértették, az eredmények kiterjeszthetők a logikai kapuk és a komplex áramkörök kialakítására is.

“AC és DC példák ”

A CMOS inverterek a legszélesebb körben használt MOSFET inverterek, amelyeket a chip tervezésében használnak. Ezek az inverterek nagy sebességgel és kevesebb energiaveszteséggel működhetnek. Emellett a CMOS inverter jó logikai puffer jellemzőkkel rendelkezik. Az inverterek rövid leírása alapvető ismereteket ad az inverter működéséről. A MOSFET állapotok különböző i / p feszültségeken és az elektromos áram miatti teljesítményveszteségeknél vannak.

CMOS Inverter

A CMOS inverter rendelkezik PMOS-szal és NMOS-tranzisztorral, amely a kapun és a leeresztő kapcsokon van csatlakoztatva, VDD feszültségellátással a PMOS forrás-terminálon és egy GND-vel az NMOS forrás-terminálon, ahol Vin csatlakozik a kapu terminálokhoz és a Vout-hoz csatlakozik a leeresztő kapcsokhoz.

Fontos észrevenni, hogy a CMOS-nak nincs ellenállása, ami energiahatékonyabbá teszi, mint egy szokásos ellenállású-MOSFET inverter. Mivel a CMOS eszköz bemenetén a feszültség 0 és 5 volt között változik, az NMOS és a PMOS állapota ennek megfelelően változik. Ha az egyes tranzisztorokat egyszerű kapcsolóként modellezzük, amelyeket Vin aktivál, akkor az inverter műveletei nagyon könnyen láthatók.

CMOS előnyei

A CMOS tranzisztorok hatékonyan használják az elektromos energiát.

Ezeket az eszközöket számos alkalmazásban használják analóg áramkörökkel, például képérzékelőkkel, adatátalakítókkal stb. A CMOS technológia előnyei az NMOS-szal szemben a következők.
Nagyon alacsony statikus energiafogyasztás
Csökkentse az áramkör összetettségét
A logikai funkciók nagy sűrűsége egy chipen
Alacsony statikus energiafogyasztás
Nagy zajvédelem
Amikor a CMOS tranzisztorok egyik állapotról a másikra változnak, akkor elektromos áramot használnak.
Ezenkívül a kiegészítő félvezetők kölcsönösen működve korlátozzák az o / p feszültséget. Az eredmény egy alacsony fogyasztású kivitel, amely kevesebb hőt szolgáltat.
Emiatt ezek a tranzisztorok megváltoztattak más korábbi terveket, például a CCD-ket a kameraérzékelőkben, valamint a legtöbb jelenlegi processzorban.

CMOS alkalmazások

A CMOS egyfajta chip, amelyet a merevlemez konfigurációjának és egyéb adatoknak a tárolására használt akkumulátor táplál.

Általában a CMOS chipek RTC-t (valós idejű órát), valamint CMOS memóriát biztosítanak egy mikrokontrolleren és egy mikroprocesszoron belül.

NMOS technológia

Az NMOS logika n típusú MOSFET-eket használ arra, hogy egy inverziós réteget készítsen egy p típusú tranzisztoron belül. Ezt a réteget n-csatornás rétegnek nevezik, amely n-típusú, például forrás- és leeresztő kapcsok között vezet elektronokat. Ez a csatorna úgy hozható létre, hogy feszültséget ad a 3. terminál, azaz a kapu terminál felé. Hasonlóan a többi fémoxid félvezető mezőhatású tranzisztorhoz, az nMOS tranzisztorok is különböző működési módokat tartalmaznak, például cut-off, triode, telítettség és sebesség telítettség.

Az NMOS logikai családja N-csatornás MOSFET-eket használ. Az NMOS-eszközöknek (N-csatornás MOS) minden tranzisztorhoz kisebb chipterületre van szükségük, összehasonlítva a P-csatornás eszközökkel, ahol az NMOS nagyobb sűrűséget ad. Az NMOS logikai család nagy sebességet is ad, mivel az N-csatornás eszközökben nagy a töltéshordozók mobilitása.

Tehát, a legtöbb mikroprocesszor és MOS eszköz NMOS logikát használ, különben néhány szerkezeti variáció, például DMOS, HMOS, VMOS és DMOS a terjedési késés csökkentése érdekében.

Az NMOS nem más, mint egy negatív csatornás fém-oxid félvezető, ezt en-mohának nevezik. Ez egy olyan félvezető, amely negatívan tölt. Tehát a tranzisztorokat az elektronok mozgása be- és kikapcsolja. Ezzel szemben a Pozitív csatorna MOS -POS az elektron üresedések mozgatásával működik. Az NMOS gyorsabb, mint a PMOS.

Negatív csatornás fémoxid félvezető

Az NMOS megtervezése két szubsztráton keresztül történhet, például n-típusú és p-típusú. Ebben a tranzisztorban a töltéshordozók többsége elektron. Tudjuk, hogy a PMPS és az NMOS kombinációját CMOS technológiának hívják. Ez a technológia főleg kevesebb energiát használ fel hasonló teljesítmény mellett történő működéshez, és működése során alacsony zajszintet generál.

Amint feszültséget kap a kapu terminál, akkor a töltéshordozók, mint a testben lévő lyukak, a kapu termináljától távol motiválódnak. Ez lehetővé teszi egy n-típusú csatorna konfigurálását a két terminál között, mint például a forrás és a lefolyás, valamint az áram áramlása a két terminál elektronjától a forrástól a lefolyóig indukált n-típusú csatorna segítségével vezethető.

Az NMOS tranzisztort nagyon könnyű megtervezni és gyártani. Az NMOS logikai kapukat használó áramkörök statikus energiát fogyasztanak, ha az áramkör inaktív. Mivel egyenáramú áram folyik a logikai kapun, ha a kimenet alacsony.

NMOS inverter

Az inverter áramköre az i / p-vel ellentétes logikai szintet képviselő feszültségre képes. Az alábbiakban bemutatjuk az NMOS inverter diagramját, amely egyetlen NMOS tranzisztorral és tranzisztorral van összekapcsolva.

NMOS inverter

Különbség az NMOS és a CMOS között

Az NMOS és a CMOS közötti különbséget táblázatos formában tárgyaljuk.

CMOS	NMOS “hogyan készítsünk led villogót ”
A CMOS a kiegészítő fém-oxid-félvezető rövidítést jelenti	Az NMOS jelentése N-típusú fém-oxid félvezető
Ezt a technológiát használják IC-k előállítására, amelyeket különböző alkalmazásokban használnak, mint például akkumulátorok, elektronikai alkatrészek, képérzékelők, digitális fényképezőgépek.	Az NMOS technológiát logikai kapuk, valamint digitális áramkörök gyártására használják
A CMOS szimmetrikus és komplementer MOSFET-párokat alkalmaz, például p-típusú és n-típusú MOSFET-eket a logikai függvények működéséhez	Az NMOS tranzisztor működése úgy valósítható meg, hogy inverziós réteget készítünk egy p típusú tranzisztortesten belül
A CMOS működési módjai a felhalmozás, mint a kimerülés és az inverzió	Az NMOS négyféle működési móddal rendelkezik, amelyek más típusú MOSFET-eket szimulálnak, például cut-off, triode, saturation és speed saturation.
A CMOS jellemzői: alacsony statikus energiafogyasztás, valamint magas zajállóság és.	Az NMOS tranzisztor jellemzői: ha a felső elektródon növekszik a feszültség, akkor az elektronok vonzódása ott lesz a felszín felé. Egy meghatározott feszültségtartományon, amelyet röviden leírunk, mint a küszöbfeszültséget, ahol az elektron sűrűsége kívülről meghaladja a furatok sűrűségét.
A CMOS-t digitális logikai áramkörökben, mikroprocesszorokban, SRAM (statikus RAM) és mikrokontrollerekben használják	Az NMOS-t digitális áramkörök, valamint logikai kapuk megvalósítására használják.
A CMOS logikai szintje 0 / 5V	Az NMOS logikai szintje főleg a béta aránytól és a rossz zajszintektől függ
A CMOS átviteli ideje t_én= t_f	A CMOS átviteli ideje t_én> t_f
A CMOS elrendezése rendszeresebb	Az NMOS elrendezése szabálytalan
A CMOS terhelési vagy meghajtási aránya 1: 1/2: 1	Az NMOS terhelési vagy meghajtási aránya 4: 1
A csomagolási sűrűség kisebb, 2 N eszköz N bemenetekhez	A csomagolási sűrűség sűrűbb, N + 1 eszköz N-bemenetekhez
Az áramellátás 1,5-ről 15 V-ra változhat VIH / VIL, a VDD fix töredéke	Az áramellátás a VDD alapján rögzített
A CMOS átviteli kapuja mindkét logikát jól átjárja	Csak a „0”, az „1” jól adja meg a V értéket_Tcsepp
A CMOS előtöltési rendszere mindkét n és p számára elérhető az előtöltő buszhoz V felé_DD/ V_SS	Egyszerűen töltse V-től_DDhogy V_Tkivéve a bootstrapping használatát
Az energiaelvezetés nulla készenléti állapotban	NMOS-ban, ha a kimenet „0”, akkor a teljesítmény eloszlik

Miért előnyösebb a CMOS technológia az NMOS technológiával szemben?

A CMOS a kiegészítő fém-oxid félvezető rövidítést jelenti. Másrészt az NMOS egy fém-oxid félvezető MOS vagy MOSFET (fém-oxid-félvezető terepi tranzisztor ). Ez két logikai család, ahol a CMOS mind a PMOS, mind a MOS tranzisztort használja a tervezéshez, az NMOS pedig csak a FET-eket használja a tervezéshez. A CMOS-t az NMOS helyett választják beágyazott rendszer kialakítása . Mivel a CMOS az o és az 1 logikát egyaránt terjeszti, míg az NMOS csak az 1 logikát, ami VDD. Az O / P áthaladása után az NMOS kapu VDD-Vt lenne. Ezért a CMOS technológiát részesítik előnyben.

A CMOS logikai kapuiban n típusú MOSFET-ek sorozata helyezkedik el egy lehúzható hálózatban a kisfeszültségű tápegység sínje és a kimenet között. Az NMOS logikai kapuk terhelési ellenállása helyett a CMOS logikai kapuk P-típusú MOSFET-eket tartalmaznak egy felhúzós hálózatban a nagyfeszültségű sín és a kimenet között. Ezért, ha mindkét tranzisztor kapuja ugyanahhoz a bemenethez van csatlakoztatva, a p típusú MOSFET bekapcsol, amikor az n típusú MOSFET ki van kapcsolva, és fordítva.

A CMOS és az NMOS egyaránt az integrált áramkörök létrehozására használt digitális technológiák növekedésének ihletője. A CMOS-t és az NMOS-t is sokan használják digitális logikai áramkörök és funkciók, statikus RAM és mikroprocesszorok. Ezeket adatátalakítóként és képérzékelőként használják az analóg áramkörökhöz, és a transz-receptorokban is használják a telefonos kommunikáció számos módjára. Míg mind a CMOS, mind az NMOS funkciója megegyezik az analóg és a digitális áramkör tranzisztorainak funkciójával, sok ember mégis sok előnye miatt választja a CMOS technológiát az utóbbival szemben.

Az NMOS-hoz képest a CMOS technológia csúcsminőségű. Különösen, ha olyan jellemzőkről van szó, mint az alacsony statikus energiafelhasználás és a zajállóság, a CMOS technológia energiatakarékos és nem termel hőt. Noha költséges, sokan a CMOS technológiát részesítik előnyben összetett összetétele miatt, ami megnehezíti a feketepiac számára a CMOS által használt technológia gyártását.

A CMOS technológia és az NMOS technológiát, valamint invertereit, a különbségeket ebben a cikkben röviden tárgyaljuk. Ezért a CMOS technológia a legjobb a beágyazott rendszerek tervezéséhez. A technológia jobb megértése érdekében kérjük, tegye meg kérdéseit alábbi megjegyzéseiként.