El més popular Tecnologia MOSFET (tecnologia de semiconductors) disponible avui en dia és la tecnologia CMOS o tecnologia MOS complementària. La tecnologia CMOS és la tecnologia líder en semiconductors per a ASIC, memòries i microprocessadors. El principal avantatge de la tecnologia CMOS sobre la tecnologia BIPOLAR i NMOS és la dissipació de potència: quan es commuta el circuit, només es dissipa la potència. Això permet encaixar moltes portes CMOS en un circuit integrat que en la tecnologia bipolar i NMOS. En aquest article es parla de la diferència entre la tecnologia CMOS i la tecnologia NMOS.

Introducció a la tecnologia IC

Silici Tecnologia IC es pot classificar en tipus: bipolar, un òxid de metall semiconductor i BiCMOS.

Tecnologia IC

L’estructura dels transistors bipolars té PNP o NPN. En aquests tipus de transistors , la petita quantitat de corrent a la capa base més gruixuda controla grans corrents entre l'emissor i el col·lector. Els corrents de base limiten la densitat d’integració dels dispositius bipolars.

Un semiconductor òxid de metall es classifica a més en diferents tecnologies sota PMOS, NMOS i CMOS. Aquests dispositius inclouen un semiconductor, òxid i una porta metàl·lica. Actualment, Polysilicon s’utilitza més com a porta. Quan s'aplica el voltatge a la porta, controla el corrent entre la font i el drenatge. Atès que consumeixen menys energia i MOS permet una integració superior.

Tecnologia BiCMOS empra transistors CMOS i bipolars, aquests estan integrats al mateix xip semiconductor. La tecnologia CMOS ofereix alta impedància I / P i baixa impedància O / P, alta densitat d’embalatge, marges de soroll simètrics i baixa dissipació de potència. La tecnologia BiCMOS ha permès combinar dispositius bipolars i transistors CMOS en un sol procés a un cost raonable per aconseguir la integració d'alta densitat de la lògica MOS

La diferència entre la tecnologia CMOS i NMOS

La diferència entre la tecnologia CMOS i la tecnologia NMOS es pot diferenciar fàcilment amb els seus principis, avantatges i desavantatges de treball com es va comentar.

Tecnologia CMOS

Semiconductor òxid de metall complementari (tecnologia CMOS) s’utilitza per construir circuits integrats i aquesta tecnologia s’utilitza en circuits lògics digitals, microprocessadors, microcontroladors i memòria RAM estàtica. La tecnologia CMOS també s'utilitza en diversos circuits analògics com convertidors de dades, sensors d'imatge i transceptors altament integrats. Les principals característiques de la tecnologia CMOS són el baix consum d’energia estàtica i la gran immunitat contra el soroll.

“què és un port en un ordinador ”

Semiconductor complementari d’òxid metàl·lic

CMOS (semiconductor complementari d’òxid de metall) és un xip de semiconductor integrat amb bateria que s’utilitza per emmagatzemar les dades als ordinadors. Aquestes dades van des de l’hora i la data del sistema fins a la configuració de maquinari d’un sistema per a l’ordinador. El millor exemple d’aquest CMOS és una bateria de cèl·lula de moneda que s’utilitza per alimentar la memòria de CMOS.

Quan un parell de transistors estan en estat OFF, la combinació de sèries només obté una potència important durant el canvi entre els estats ON i OFF. Per tant, els dispositius MOS no generen tanta calor residual com altres formes de lògica. Per exemple, TTL ( Lògica transistor-transistor ) o la lògica MOS, que normalment tenen certa intensitat, fins i tot quan no canvien d'estat. Això permet una alta densitat de funcions lògiques en un xip. Per aquest motiu, aquesta tecnologia és la més utilitzada i s’implementa en xips VLSI.

La vida útil de la bateria CMOS

La vida útil típica d'una bateria CMOS és d'aproximadament 10 anys. Tanmateix, això pot canviar en funció de la utilització i de l'entorn on hi hagi l'ordinador. Si la bateria CMOS es fa malbé, l'ordinador no podrà mantenir la data exacta d'una altra vegada un cop apagat l'ordinador. Per exemple, una vegada que l'ordinador està engegat, es pot notar la data i l'hora com a definides a les 12:00 PM i l'1 de gener de 1990. Per tant, aquest error especifica principalment que la bateria del CMOS ha fallat.

Inversor CMOS

Per a qualsevol tecnologia IC en el disseny de circuits digitals, l’element bàsic és l’inversor lògic. Una vegada que s’entén amb deteniment el funcionament d’un circuit inversor, els resultats es poden ampliar al disseny de les portes lògiques i circuits complexos.

Els inversors CMOS són els inversors MOSFET més utilitzats, que s’utilitzen en el disseny de xips. Aquests inversors poden funcionar a gran velocitat i amb menys pèrdues de potència. A més, l’inversor CMOS té bones característiques de memòria intermèdia lògica. La breu descripció dels inversors proporciona una comprensió bàsica del funcionament de l’inversor. Estats MOSFET a diferents tensions i / p i pèrdues de potència degudes al corrent elèctric.

Inversor CMOS

“Comparador de magnitud de 4 bits ”

Un inversor CMOS té un transistor PMOS i NMOS que es connecta a la porta i els terminals de drenatge, una font d'alimentació de tensió VDD al terminal font PMOS i un GND connectat al terminal font NMOS, on Vin està connectat als terminals gate i Vout està connectat als borns de desguàs.

És important notar que el CMOS no té cap resistència, cosa que el fa més eficient en potència que un inversor MOSFET de resistència normal. Com que la tensió a l'entrada del dispositiu CMOS varia entre 0 i 5 volts, l'estat del NMOS i del PMOS varia en conseqüència. Si modelem cada transistor com un simple interruptor activat per Vin, les operacions de l’inversor es poden veure amb molta facilitat.

Avantatges de CMOS

Els transistors CMOS utilitzen l’energia elèctrica de manera eficient.

Aquests dispositius s’utilitzen en una àmplia gamma d’aplicacions amb circuits analògics com a sensors d’imatge, convertidors de dades, etc. Els avantatges de la tecnologia CMOS sobre NMOS són els següents.
Consum d’energia estàtica molt baix
Reduir la complexitat del circuit
L’alta densitat de funcions lògiques d’un xip
Baix consum d’energia estàtica
Elevada immunitat contra el soroll
Quan els transistors CMOS canvien d’una condició a una altra, fan servir corrent elèctric.
A més, els semiconductors complementaris limiten la tensió o / p treballant mútuament. El resultat és un disseny de baixa potència que proporciona menys calor.
Per aquesta raó, aquests transistors han canviat altres dissenys anteriors, com els CCD dels sensors de càmera, així com els que s’utilitzen en la majoria dels processadors actuals.

Aplicacions CMOS

El CMOS és un tipus de xip, alimentat mitjançant una bateria que s’utilitza per emmagatzemar la configuració d’un disc dur i altres dades.

Normalment, els xips CMOS proporcionen memòria RTC (rellotge en temps real), així com memòria CMOS dins d’un microcontrolador i també d’un microprocessador.

Tecnologia NMOS

La lògica NMOS utilitza MOSFET de tipus n per operar fent una capa d’inversió dins d’un transistor de tipus p. Aquesta capa es coneix com la capa de canal n que condueix electrons entre terminals de font i de drenatge de tipus n. Aquest canal es pot crear aplicant tensió cap al tercer terminal, és a dir, el terminal de la porta. De manera similar a altres transistors d’efecte de camp de semiconductors d’òxid de metall, els transistors nMOS inclouen diferents modes de funcionament com un tall, triode, saturació i saturació de velocitat.

La família lògica de NMOS utilitza MOSFETS de canal N. Els dispositius NMOS (MOS de canal N) necessiten una regió de xip més petita per a cada transistor en comparació amb els dispositius de canal P, on NMOS dóna una densitat més alta. La família lògica NMOS també proporciona alta velocitat a causa de l’alta mobilitat dels portadors de càrrega dins dels dispositius de canal N.

Per tant, la majoria dels microprocessadors i dispositius MOS utilitzen la lògica NMOS, en cas contrari, algunes variacions estructurals com DMOS, HMOS, VMOS i DMOS per reduir el retard de propagació.

NMOS no és res més que un semiconductor d’òxid metàl·lic de canal negatiu que es pronuncia com a molsa. És un tipus de semiconductor que es carrega negativament. De manera que els transistors s’encenen / apaguen pel moviment d’electrons. En canvi, el canal positiu MOS -PMOS funciona movent vacants d’electrons. NMOS és més ràpid que PMOS.

Semiconductor d’òxid metàl·lic de canal negatiu

El disseny de NMOS es pot fer a través de dos substrats com el tipus n i el tipus p. En aquest transistor, la majoria dels portadors de càrrega són electrons. Sabem que la combinació de PMPS i NMOS s’anomena tecnologia CMOS. Aquesta tecnologia utilitza principalment menys energia per funcionar a una producció similar i genera poc soroll durant tota la seva operació.

Una vegada que es dóna una tensió al terminal de la porta, els portadors de càrrega, com els forats del cos, es veuen allunyats del terminal de la porta. Això permet la configuració d'un canal de tipus n entre els dos terminals, com ara la font i el drenatge, i el flux de corrent es pot realitzar mitjançant electrons dels dos terminals des de la font fins al drenatge mitjançant un canal de tipus n induït.

El transistor NMOS és molt fàcil de dissenyar i fabricar. Els circuits que utilitzen portes lògiques NMOS consumeixen energia estàtica un cop el circuit està inactiu. Com que el corrent continu es subministra a tota la porta lògica un cop la sortida és baixa.

Inversor NMOS

Un circuit inversor o / ps una tensió que representa el nivell lògic oposat al seu i / p. A continuació es mostra el diagrama de l’inversor NMOS, que es construeix mitjançant un transistor NMOS únic juntament amb un transistor.

Inversor NMOS

Diferència entre NMOS i CMOS

La diferència entre NMOS i CMOS es discuteix en la forma tabular.

CMOS	NMOS “com fer oxigen pur ”
CMOS és l'acrònim de semiconductor òxid de metall complementari	NMOS significa semiconductor d’òxid metàl·lic de tipus N
Aquesta tecnologia s'utilitza per fabricar circuits integrats que s'utilitzen en diferents aplicacions com bateries, components electrònics, sensors d'imatge, càmeres digitals.	La tecnologia NMOS s’utilitza per fer portes lògiques i també circuits digitals
CMOS utilitza parells de MOSFET simètrics i complementaris, com ara MOSFET de tipus p i de tipus n per al funcionament de funcions lògiques	El funcionament del transistor NMOS es pot fer fent una capa d’inversió dins d’un cos de transistor de tipus p
Els modes de funcionament del CMOS són l'acumulació com l'esgotament i la inversió	NMOS té quatre modes d’operacions que simulen altres tipus de MOSFET, com ara un tall, un triode, una saturació i una saturació de velocitat.
Les característiques del CMOS són un baix consum d’energia estàtica, així com una elevada immunitat al soroll i.	Les característiques del transistor NMOS són, quan el voltatge augmenta a l'elèctrode superior, llavors l'atracció d'electrons hi serà cap a la superfície. En un rang de voltatge específic, que en breu descriurem com el voltatge llindar, on la densitat d'electrons a l'exterior superarà la densitat de forats.
CMOS s'utilitza en circuits lògics digitals, microprocessadors, SRAM (RAM estàtica) i microcontroladors	NMOS s'utilitza per implementar circuits digitals i portes lògiques.
El nivell lògic CMOS és de 0 / 5V	El nivell lògic NMOS depèn principalment de la proporció beta i dels marges de soroll deficients
El temps de transmissió del CMOS és t_Jo= t_f	El temps de transmissió del CMOS és t_Jo> t_f
El disseny de CMOS és més regular	El disseny de NMOS és irregular
La relació de càrrega o unitat de CMOS és 1: 1/2: 1	La relació de càrrega o unitat de NMOS és de 4: 1
La densitat d’embalatge és menor, dispositiu 2N per a entrades N	La densitat d’embalatge és més densa, el dispositiu N + 1 per a entrades de N
La font d'alimentació pot canviar d'1,5 a 15 V VIH / VIL, una fracció fixa de VDD	La font d'alimentació es fixa en funció de VDD
La porta de transmissió de CMOS passarà bé les dues lògiques	Només passa ‘0’, bé passa ‘1’ tindrà V_Ttirar
L’esquema de precàrrega de CMOS és accessible, tant per a n & p com per al bus de precàrrega a V._DD/ V_SS	Simplement carrega des de V_DDa V_Texcepte utilitzar bootstrapping
La dissipació de potència és zero en espera	A NMOS, quan la sortida és ‘0’, l’alimentació es dissipa

Per què es prefereix la tecnologia CMOS sobre la tecnologia NMOS

CMOS és l'acrònim de semiconductor metàl·lic-òxid complementari. D'altra banda, NMOS és un òxid de metall semiconductor MOS o MOSFET (òxid de metall-semiconductor transistor d'efecte de camp ). Es tracta de dues famílies lògiques, on CMOS utilitza transistors PMOS i MOS per al disseny i NMOS només utilitza FET per al disseny. CMOS es tria per sobre de NMOS per a disseny de sistemes incrustats . Com que, CMOS propaga la lògica o i la 1, mentre que NMOS només propaga la lògica 1 que és VDD. L'O / P després de passar per un, la porta NMOS seria VDD-Vt. Per tant, es prefereix la tecnologia CMOS.

A les portes lògiques CMOS, un conjunt de MOSFET de tipus n es col·loca en una xarxa desplegable entre el rail d'alimentació de baixa tensió i la sortida. En lloc de la resistència de càrrega de les portes lògiques NMOS, les portes lògiques CMOS tenen una col·lecció de MOSFET de tipus P en una xarxa de tracció entre el carril d'alta tensió i la sortida. Per tant, si els dos transistors tenen les seves portes connectades a la mateixa entrada, el MOSFET de tipus p estarà activat quan el MOSFET de tipus n estigui apagat i viceversa.

CMOS i NMOS, tots dos inspirats en el creixement de les tecnologies digitals que s’utilitzen per construir els circuits integrats. Tant CMOS com NMOS s'utilitzen en molts circuits lògics digitals i funcions, memòria RAM estàtica i microprocessadors. S’utilitzen com a convertidors de dades i sensors d’imatge per a circuits analògics i també s’utilitzen en receptors trans per a molts modes de comunicació telefònica. Tot i que tant CMOS com NMOS tenen la mateixa funció que els transistors per a circuits analògics i digitals, però molta gent encara tria la tecnologia CMOS sobre aquesta última pels seus molts avantatges.

En comparació amb el NMOS, la tecnologia CMOS és d’alta qualitat. Especialment, pel que fa a les seves característiques com la utilització d’energia poc estàtica i la resistència al soroll, la tecnologia CMOS conserva energia i no produeix calor. Tot i que és costós, molta gent prefereix la tecnologia CMOS a causa de la seva composició complexa, cosa que fa que sigui difícil per al mercat negre fabricar la tecnologia que utilitza el CMOS.

El Tecnologia CMOS i la tecnologia NMOS, juntament amb els seus inversors, es discuteixen breument les diferències en aquest article. Per tant, la tecnologia CMOS és la millor per al disseny de sistemes incrustats. Per obtenir una millor comprensió d’aquesta tecnologia, envieu les vostres consultes a continuació.