Rozdiel medzi technológiou CMOS a NMOS

Najpopulárnejší MOSFET technológia (polovodičová technológia), ktorá je dnes k dispozícii, je technológia CMOS alebo doplnková technológia MOS. Technológia CMOS je popredná polovodičová technológia pre ASIC, pamäte, mikroprocesory. Hlavnou výhodou technológie CMOS oproti technológii BIPOLAR a NMOS je stratový výkon - pri prepnutí obvodu sa stratí iba výkon. To umožňuje namontovať mnoho brán CMOS na integrovaný obvod ako v bipolárnych a NMOS technológiách. Tento článok pojednáva o rozdieloch medzi technológiou CMOS a NMOS.

Úvod do technológie IC

Kremík IC technológia možno rozdeliť na typy: bipolárne, polovodiče z oxidu kovu a BiCMOS.

IC technológia

Štruktúra bipolárnych tranzistorov má PNP alebo NPN. V týchto typy tranzistorov , malé množstvo prúdu v hrubšej základnej vrstve riadi veľké prúdy medzi vysielačom a kolektorom. Základné prúdy obmedzujú hustotu integrácie bipolárnych zariadení.

Polovodič na báze oxidu kovu sa ďalej klasifikuje do rôznych technológií podľa PMOS, NMOS a CMOS. Medzi tieto zariadenia patrí polovodič, oxid a kovová brána. V súčasnosti sa ako brána bežne používa polysilikón. Keď je na bránu privádzané napätie, potom riadi prúd medzi zdrojom a odtokom. Pretože spotrebúvajú menej energie a MOS umožňuje vyššiu integráciu.

Technológia BiCMOS využíva CMOS aj bipolárne tranzistory, tie sú integrované na rovnakom polovodičovom čipe. Technológia CMOS ponúka vysoké I / P a nízke O / P impedancie, vysokú hustotu balenia, symetrické hranice šumu a nízku stratu energie. Technológia BiCMOS umožnila kombinovať bipolárne zariadenia a CMOS tranzistory v jednom procese za rozumné náklady na dosiahnutie integrácie MOS logiky s vysokou hustotou

Rozdiel medzi technológiou CMOS a NMOS

Rozdiel medzi technológiou CMOS a NMOS sa dá ľahko rozlíšiť podľa diskutovaných pracovných princípov, výhod a nevýhod.

Technológia CMOS

Na konštrukciu integrovaných obvodov sa používa doplnkový polovodič kov-oxid-polovodič (technológia CMOS), ktorá sa používa v digitálnych logických obvodoch, mikroprocesoroch, mikrokontroléroch a statickej pamäti RAM. Technológia CMOS sa používa aj v niekoľkých analógových obvodoch, ako sú dátové prevodníky, obrazové snímače a vysoko integrované vysielače a prijímače. Hlavnými vlastnosťami technológie CMOS je nízka statická spotreba energie a vysoká odolnosť proti šumu.

Doplnkový polovodič z oxidu kovu

CMOS (komplementárny oxid kovu-polovodič) je palubný polovodičový čip napájaný z batérií, ktorý sa používa na ukladanie údajov do počítačov. Tieto údaje sa pohybujú od času a dátumu systému po hardvérové ​​nastavenie systému pre váš počítač. Najlepším príkladom tohto CMOS je gombíková batéria používaná na napájanie pamäte CMOS.

Keď je pár tranzistorov v stave VYPNUTÉ, kombinácia série odoberá značný výkon iba počas prepínania medzi stavmi ZAPNUTÉ a VYPNUTÉ. Zariadenia MOS teda negenerujú toľko odpadového tepla ako iné formy logiky. Napríklad TTL ( Logika tranzistor-tranzistor ) alebo logika MOS, ktoré majú za normálnych okolností určitý stojatý prúd, aj keď nemenia stav. To umožňuje vysokú hustotu logických funkcií na čipe. Z tohto dôvodu je táto technológia najpoužívanejšia a je implementovaná v čipoch VLSI.

Životnosť batérie CMOS

Typická životnosť batérie CMOS je približne 10 rokov. To sa však môže zmeniť v závislosti na využití a prostredí, nech je počítač kdekoľvek. Ak sa batéria CMOS poškodí, počítač po vypnutí nedokáže udržať presný čas, inak. Napríklad keď je počítač ZAPNUTÝ, je možné si všimnúť dátum a čas nastavený na 12:00 a 1. januára 1990. Táto chyba teda určuje hlavne to, že zlyhala batéria CMOS.

Invertor CMOS

Pre každú IC technológiu pri navrhovaní digitálnych obvodov je základným prvkom logický invertor. Po dôkladnom pochopení činnosti invertorového obvodu je možné výsledky rozšíriť aj na návrh logických brán a zložitých obvodov.

CMOS invertory sú najbežnejšie používané MOSFET invertory, ktoré sa používajú v čipových prevedeniach. Tieto invertory môžu pracovať pri vysokých otáčkach a pri menších stratách energie. Menič CMOS má tiež dobré charakteristiky logickej vyrovnávacej pamäte. Krátky popis invertorov poskytuje základné informácie o práci invertora. Stavy MOSFET pri rôznych i / p napätiach a stratách výkonu v dôsledku elektrického prúdu.

Invertor CMOS

Invertor CMOS má tranzistor PMOS a NMOS, ktorý je pripojený na svorky brány a odtoku, napájacie napätie VDD na zdrojovej svorke PMOS a GND pripojený na zdrojovú svorku NMOS, kde je Vin pripojený k svorkám brány a Vout. je pripojený k odtokovým svorkám.

Je dôležité si uvedomiť, že CMOS nemá žiadne rezistory, čo ho robí energeticky efektívnejším ako bežný rezistor-MOSFET invertor. Pretože napätie na vstupe CMOS zariadenia kolíše medzi 0 a 5 voltami, stav NMOS a PMOS sa mení zodpovedajúcim spôsobom. Ak modelujeme každý tranzistor ako jednoduchý prepínač aktivovaný Vin, operácie meniča sú viditeľné veľmi ľahko.

Výhody CMOS

Tranzistory CMOS efektívne využívajú elektrickú energiu.

• Tieto zariadenia sa používajú v rôznych aplikáciách s analógovými obvodmi, ako sú obrazové snímače, prevodníky údajov atď. Výhody technológie CMOS oproti NMOS sú nasledujúce.
• Veľmi nízka statická spotreba energie
• Znížte zložitosť obvodu
• Vysoká hustota logických funkcií na čipe
• Nízka spotreba statickej energie
• Vysoká odolnosť proti hluku
• Keď sa tranzistory CMOS menia z jednej podmienky na druhú, potom používajú elektrický prúd.
• Okrem toho doplnkové polovodiče obmedzujú vzájomné fungovanie napätia o / p. Výsledkom je návrh s nízkou spotrebou, ktorý poskytuje menej tepla.
• Z tohto dôvodu tieto tranzistory zmenili iné skoršie dizajny, ako napríklad CCD v kamerových snímačoch, ako aj použitie vo väčšine súčasných procesorov.

Aplikácie CMOS

CMOS je jeden druh čipu napájaný z batérie používanej na ukladanie konfigurácie pevného disku a ďalších údajov.

Čipy CMOS zvyčajne poskytujú RTC (hodiny v reálnom čase) a pamäť CMOS v rámci mikrokontroléra aj mikroprocesora.

Technológia NMOS

Logika NMOS využíva MOSFETy typu n na prácu prostredníctvom vytvárania inverznej vrstvy v tranzistore typu p. Táto vrstva je známa ako n-kanálová vrstva, ktorá vedie elektróny medzi zdrojovými a odtokovými svorkami typu n. Tento kanál je možné vytvoriť priložením napätia k 3. terminálu, konkrétne k terminálu brány. Podobne ako iné polovodičové tranzistory s efektom poľa oxidu kovu, tranzistory nMOS obsahujú rôzne prevádzkové režimy, ako je medzná hodnota, trioda, sýtosť a saturácia rýchlosti.

Logická rodina NMOS využíva N-kanálové MOSFETY. Zariadenia NMOS (N-kanálový MOS) potrebujú pre každý tranzistor menšiu oblasť čipu v porovnaní so zariadeniami s P-kanálom, kde NMOS poskytuje vyššiu hustotu. Logická rodina NMOS dáva vysokú rýchlosť aj kvôli vysokej mobilite nosičov náboja v zariadeniach s N-kanálom.

Takže väčšina mikroprocesorov a zariadení MOS používa logiku NMOS, inak niektoré štrukturálne variácie ako DMOS, HMOS, VMOS a DMOS znižujú oneskorenie šírenia.

NMOS nie je nič iné ako polovodič s oxidom kovu s negatívnym kanálom, ktorý sa vyslovuje ako mech. Je to typ polovodiča, ktorý sa nabíja negatívne. Takže tranzistory sa zapínajú a vypínajú pohybom elektrónov. Naproti tomu pozitívny kanál MOS -PMOS funguje pohybom voľných elektrónových miest. NMOS je rýchlejší ako PMOS.

Polovodič s oxidom kovu s negatívnym kanálom

Návrh NMOS je možné vykonať pomocou dvoch substrátov, ako je typ n a p. V tomto tranzistore sú väčšinou nosiče náboja elektróny. Vieme, že kombinácia PMPS a NMOS sa nazýva technológia CMOS. Táto technológia hlavne využíva menej energie na prevádzku pri podobnom výkone a počas svojej činnosti generuje nízky šum.

Akonáhle je na terminál brány privádzané napätie, potom sú nosiče náboja ako otvory v tele motivované smerom od terminálu brány. To umožňuje konfiguráciu kanálu typu n medzi dvoma svorkami, ako je zdroj a odtok, a prúd môže byť vedený pomocou elektrónov z dvoch terminálov od zdroja k odtoku pomocou indukovaného kanálu typu n.

Tranzistor NMOS je veľmi jednoduchý na výrobu aj výrobu. Okruhy používajúce logické brány NMOS spotrebúvajú statickú energiu, keď je obvod neaktívny. Pretože jednosmerný prúd sa dodáva v celej logickej bráne, akonáhle je výstup nízky.

NMOS invertor

Obvod invertora o / ps napätie predstavujúce opačnú logickú úroveň ako jeho i / p. Ďalej je zobrazený invertorový diagram NMOS, ktorý je konštruovaný pomocou jediného tranzistora NMOS spojeného s tranzistorom.

NMOS invertor

Rozdiel medzi NMOS a CMOS

Rozdiel medzi NMOS a CMOS je diskutovaný v tabuľkovej forme.

Prečo je technológia CMOS preferovaná pred technológiou NMOS

CMOS je skratka pre Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. Na druhej strane je NMOS polovodičový oxid kovu MOS alebo MOSFET (polovodičový oxid kovu tranzistor s efektom poľa ). Jedná sa o dve logické rodiny, kde CMOS používa na návrh tranzistory PMOS aj MOS a NMOS na návrh používa iba FET. CMOS je vybraný nad NMOS pre design zabudovaného systému . Pretože CMOS šíri logiku o aj 1, zatiaľ čo NMOS šíri iba logiku 1, ktorou je VDD. O / P po prechode jedným by brána NMOS bola VDD-Vt. Preto je preferovaná technológia CMOS.

V logických bránach CMOS je sada MOSFETov typu n umiestnená v rozbaľovacej sieti medzi nízkonapäťovou napájacou lištou a výstupom. Namiesto záťažového rezistora logických brán NMOS majú logické brány CMOS zbierku MOSFETov typu P vo vyťahovacej sieti medzi vysokonapäťovou koľajnicou a výstupom. Preto, ak majú obidva tranzistory svoje brány pripojené k rovnakému vstupu, MOSFET typu p bude zapnutý, keď je MOSFET typu n vypnutý, a naopak.

CMOS a NMOS sú inšpirované rastom digitálnych technológií, ktoré sa používajú na výrobu integrovaných obvodov. V mnohých sa používajú CMOS aj NMOS digitálne logické obvody a funkcie, statická RAM a mikroprocesory. Používajú sa ako prevodníky dát a obrazové snímače pre analógové obvody a tiež sa používajú v trans-receptoroch pre mnoho režimov telefónnej komunikácie. Aj keď CMOS aj NMOS majú rovnakú funkciu ako tranzistory pre analógové aj digitálne obvody, stále si veľa ľudí volí technológiu CMOS pred druhou pre svoje množstvo výhod.

V porovnaní s NMOS je technológia CMOS špičková v kvalite. Najmä pokiaľ ide o jeho vlastnosti, ako je využitie nízkej statickej energie a odolnosť proti hluku, technológia CMOS šetrí energiu a neprodukuje teplo. Aj keď je to nákladné, veľa ľudí uprednostňuje technológiu CMOS kvôli jej zložitému zloženiu, čo čiernemu trhu sťažuje výrobu technológie používanej CMOS.

The Technológia CMOS a technológiou NMOS spolu s jej invertormi, rozdielom sa v krátkosti venujeme v tomto článku. Preto je pre návrh zabudovaného systému najlepšia technológia CMOS. Pre lepšie pochopenie tejto technológie prosím pošlite svoje dotazy ako svoje komentáre nižšie.