CMOS-i ja NMOS-tehnoloogia erinevus

Kõige populaarsem MOSFET-tehnoloogia (pooljuhttehnoloogia) on täna saadaval CMOS-tehnoloogia või täiendav MOS-tehnoloogia. CMOS-tehnoloogia on ASIC-de, mälude, mikroprotsessorite juhtiv pooljuhttehnoloogia. CMOS-tehnoloogia peamine eelis BIPOLAR- ja NMOS-tehnoloogia ees on võimsuse hajumine - kui vooluahel on sisse lülitatud, siis ainult võimsus hajub. See võimaldab paigaldada integreeritud vooluahelale paljusid CMOS-väravaid kui bipolaarse ja NMOS-tehnoloogia puhul. Selles artiklis käsitletakse CMOS-i ja NMOS-tehnoloogia erinevust.

Sissejuhatus IC-tehnoloogiasse

Räni IC-tehnoloogia saab liigitada tüüpidesse: bipolaarne, metallioksiidi pooljuht ja BiCMOS.

IC-tehnoloogia

Bipolaarsete transistoride struktuuril on PNP või NPN. Nendes tüüpi transistorid , väike paksus aluskihis olev vooluhulk kontrollib emitteri ja kollektori vahelisi suuri voolusid. Baasvoolud piiravad bipolaarsete seadmete integreerumistihedust.

Metallioksiid-pooljuht liigitatakse PMOSi, NMOSi ja CMOSi all erinevatesse tehnoloogiatesse. Nende seadmete hulka kuuluvad pooljuht, oksiid ja metallvärav. Praegu kasutatakse väravatena polüsilikooni. Kui väravale rakendatakse pinget, kontrollib see voolu allika ja äravoolu vahel. Kuna nad tarbivad vähem energiat ja MOS võimaldab kõrgemat integratsiooni.

BiCMOS-tehnoloogia kasutab nii CMOS-i kui ka bipolaarseid transistore, mis on integreeritud samale pooljuhikiibile. CMOS-tehnoloogia pakub kõrget I / P ja madalat O / P-impedantsi, suurt pakkimistihedust, sümmeetrilisi müramarginaale ja väikest võimsuse hajumist. BiCMOS-tehnoloogia on võimaldanud kombineerida bipolaarsed seadmed ja CMOS-transistorid ühes protsessis mõistliku hinnaga, et saavutada MOS-loogika suure tihedusega integreerimine

CMOS-i ja NMOS-tehnoloogia erinevus

CMOS-tehnoloogia ja NMOS-tehnoloogia erinevust saab hõlpsasti eristada vastavalt nende tööpõhimõtetele, eelistele ja puudustele, nagu arutati.

CMOS-tehnoloogia

IC-de ehitamiseks kasutatakse täiendavat metallioksiid-pooljuhti (CMOS-tehnoloogiat) ja seda tehnoloogiat kasutatakse digitaalsetes loogikalülitustes, mikroprotsessorites, mikrokontrollerites ja staatilises RAM-is. CMOS-tehnoloogiat kasutatakse ka mitmes analoogahelas, näiteks andmemuundurites, pildisensorites ja kõrgelt integreeritud transiiverites. CMOS-tehnoloogia põhijooned on väike staatiline energiatarve ja kõrge müratakistus.

Täiendav metallioksiidi pooljuht

CMOS (täiendav metallioksiid-pooljuht) on akutoitega pardal olev pooljuhtkiip, mida kasutatakse andmete salvestamiseks arvutites. Need andmed ulatuvad süsteemi kellaaja ja kuupäeva ajast kuni arvuti riistvaraseadeteni. Selle CMOS-i parim näide on müntelemendiga aku, mida kasutatakse CMOS-i mälu toitmiseks.

Kui paar transistorit on väljalülitatud olekus, kasutab seeria kombinatsioon märkimisväärset võimsust ainult sisse- ja väljalülitatud olekute vahetamise ajal. Niisiis, MOS-seadmed ei tekita nii palju heitsoojust kui muud loogika vormid. Näiteks TTL ( Transistor-transistori loogika ) või MOS-loogika, millel on tavaliselt teatud püsivool isegi siis, kui olekut ei muudeta. See võimaldab kiibil loogikafunktsioonide suurt tihedust. Sel põhjusel kasutatakse seda tehnoloogiat kõige enam ja seda rakendatakse VLSI kiipides.

CMOS-i aku eluiga

CMOS-aku tüüpiline eluiga on umbes 10 aastat. Kuid see võib muutuda sõltuvalt kasutusest ja keskkonnast, kus arvuti asub. Kui CMOS-i aku kahjustub, ei saa arvuti pärast arvuti väljalülitamist täpset kellaaega säilitada. Näiteks pärast arvuti sisselülitamist võib märgata kuupäeva ja kellaaega, mis on seatud kell 12:00 PM ja 1. jaanuar 1990. Seega täpsustab see viga peamiselt seda, et CMOS-i aku oli ebaõnnestunud.

CMOS-inverter

Digitaalsete ahelate projekteerimisel kasutatava mis tahes IC-tehnoloogia puhul on põhiliseks elemendiks loogika muundur. Kui inverterahela töö on hoolikalt mõistetud, saab tulemusi laiendada loogikaväravate ja keerukate ahelate kujundusele.

CMOS-inverterid on enim kasutatavad MOSFET-inverterid, mida kasutatakse kiibi kujundamisel. Need inverterid võivad töötada suurel kiirusel ja väiksema võimsuskaduta. Samuti on CMOS-inverteril head loogikapuhvri omadused. Inverterite lühikirjeldus annab põhiteadmise inverteri tööst. MOSFET-olekud erineva i / p-pinge korral ja elektrivoolust tulenevad võimsuskadud.

CMOS-inverter

CMOS-inverteril on PMOS ja NMOS-transistor, mis on ühendatud värava ja äravooluklemmide külge, pingeallikas VDD PMOS-i allika terminalis ja GND, mis on ühendatud NMOS-i allika terminalis, kus Vin on ühendatud värava terminalide ja Vout-ga on ühendatud äravooluklemmidega.

Oluline on märkida, et CMOS-il pole ühtegi takistit, mis muudab selle energiatõhusamaks kui tavaline takisti-MOSFET-muundur. Kuna CMOS-seadme sisendi pinge varieerub vahemikus 0 kuni 5 volti, varieerub vastavalt ka NMOS-i ja PMOS-i olek. Kui modelleerime iga transistori kui lihtsat lülitit, mille aktiveerib Vin, saab inverteri toiminguid väga lihtsalt näha.

CMOS-i eelised

CMOS-transistorid kasutavad tõhusalt elektrienergiat.

• Neid seadmeid kasutatakse paljudes analoogahelatega rakendustes nagu pildiandurid, andmemuundurid jne. CMOS-tehnoloogia eelised NMOS-i ees on järgmised.
• Staatilise voolutarve väga väike
• Vähendage vooluahela keerukust
• Kiibil olevate loogikafunktsioonide suur tihedus
• Madal staatiline energiatarve
• Kõrge müratakistus
• Kui CMOS-transistorid muutuvad ühest seisundist teise, kasutavad nad elektrivoolu.
• Lisaks piiravad täiendavad pooljuhid o / p pinget vastastikku töötades. Tulemuseks on väikese energiatarbega disain, mis annab vähem soojust.
• Sel põhjusel on need transistorid muutnud ka teisi varasemaid konstruktsioone, nagu kaamera sensorite CCD-d, samuti enamikus praegustes protsessorites.

CMOS-i rakendused

CMOS on ühte tüüpi kiip, mida toidetakse aku kaudu, mida kasutatakse nii kõvaketta konfiguratsiooni kui ka muude andmete salvestamiseks.

Tavaliselt pakuvad CMOS-kiibid nii RTC-d (reaalajas kella) kui ka CMOS-mälu mikrokontrolleris ja mikroprotsessoris.

NMOS-tehnoloogia

NMOS-loogika kasutab n-tüüpi MOSFET-e, et töötada p-tüüpi transistori inversioonikihi tegemise kaudu. See kiht on tuntud kui n-kanaliline kiht, mis juhib elektrone n-tüüpi sarnaste allika- ja äravooluklemmide vahel. Selle kanali saab luua, rakendades pinget 3. terminali, nimelt väravaklemmi suunas. Sarnaselt teistele metallioksiidi pooljuhtväljatransistoridele, sisaldavad nMOS-transistorid erinevaid töörežiime, nagu piir, triood, küllastus ja kiiruse küllastus.

NMOS-i loogikaperekond kasutab N-kanalilisi MOSFETS-e. NMOS-seadmed (N-kanaliga MOS) vajavad iga transistori jaoks väiksemat kiibipiirkonda kui P-kanaliga seadmed, kus NMOS annab suurema tiheduse. NMOS-loogikaperekond annab suure kiiruse ka N-kanaliga seadmete laengukandjate suure liikuvuse tõttu.

Niisiis, enamik mikroprotsessoreid ja MOS-seadmeid kasutavad paljunemisviivituse vähendamiseks NMOS-loogikat, muidu on mõned struktuursed variatsioonid, nagu DMOS, HMOS, VMOS ja DMOS.

NMOS pole midagi muud kui negatiivse kanaliga metalloksiidi pooljuht, seda hääldatakse kui en-samblat. See on pooljuhtide tüüp, mis laeb negatiivselt. Nii et transistorid lülitatakse elektronide liikumise abil sisse / välja. Seevastu positiivse kanali MOS -POS töötab elektronide vabade kohtade liigutamisega. NMOS on kiirem kui PMOS.

Negatiivse kanaliga metalloksiidist pooljuht

NMOS-i saab kavandada kahe substraadi kaudu, näiteks n-tüüpi ja p-tüüpi. Selles transistoris on enamus laengukandjatest elektronid. Me teame, et PMPS-i ja NMOS-i kombinatsiooni nimetatakse CMOS-tehnoloogiaks. See tehnoloogia kasutab sarnase väljundiga töötamiseks peamiselt vähem energiat ja tekitab kogu töö vältel madalat müra.

Kui värava terminalile on antud pinge, motiveeritakse laengukandjaid nagu kehas olevaid auke värava terminalist eemale. See võimaldab n-tüüpi kanali konfigureerimist kahe klemmi vahel, nagu allikas, äravool ja voolu voog läbi viia, kasutades elektronid kahest terminalist allikast äravoolu, kasutades indutseeritud n-tüüpi kanalit.

NMOS-transistorit on nii disainida kui ka valmistada väga lihtne. NMOS-loogika väravaid kasutavad ahelad tarbivad staatilist jõudu, kui vooluahel on passiivne. Kui alalisvool annab kogu loogikavärava, kui väljund on madal.

NMOS-inverter

Inverteri vooluahel / o pinge, mis tähistab vastupidist loogika taset kui tema i / p. Allpool on kujutatud NMOS-inverteri skeem, mis on konstrueeritud kasutades ühte NMOS-transistorit, mis on ühendatud transistoriga.

NMOS-inverter

NMOS-i ja CMOS-i erinevus

NMOS-i ja CMOS-i erinevust käsitletakse tabelina.

Miks eelistatakse CMOS-tehnoloogiat NMOS-tehnoloogia asemel?

CMOS tähistab täiendavat metallioksiidi pooljuhti. Teisest küljest on NMOS metalloksiidi pooljuht MOS või MOSFET (metallioksiid-pooljuht väljatransistor ). Need on kaks loogikaperet, kus CMOS kasutab projekteerimisel nii PMOS- kui MOS-transistore ja NMOS kasutab disainimiseks ainult FET-e. CMOS on valitud jaoks NMOS-i asemel sisseehitatud süsteemi kujundus . Kuna CMOS levitab nii loogikat o kui ka 1, NMOS aga ainult loogikat 1, mis on VDD. Pärast ühe läbimist O / P oleks NMOS-värav VDD-Vt. Seetõttu on eelistatud CMOS-tehnoloogia.

CMOS-i loogikaväravates on n-tüüpi MOSFETide komplekt paigutatud rippvõrku madalpinge toiteallika ja väljundi vahel. NMOS-loogikaväravate koormustakisti asemel on CMOS-i loogikaväravates P-tüüpi MOSFETide kogu kõrgepinge rööpa ja väljundi vahelises tõmbevõrgus. Seega, kui mõlema transistori väravad on ühendatud sama sisendiga, on p-tüüpi MOSFET sisse lülitatud, kui n-tüüpi MOSFET on välja lülitatud, ja vastupidi.

CMOS ja NMOS on mõlemad inspireeritud digitaalsete tehnoloogiate kasvust, mida kasutatakse integraallülituste ehitamiseks. Nii CMOS-i kui ka NMOS-i kasutatakse paljudes digitaalsed loogikalülitused ja funktsioonid, staatiline RAM ja mikroprotsessorid. Neid kasutatakse andmemuundurite ja pildianduritena analoogahelate jaoks ning trans-retseptorites ka paljude telefoniside režiimide jaoks. Kuigi nii CMOS-il kui ka NMOS-il on nii analoog- kui ka digitaalahelate jaoks sama funktsioon kui transistoridel, on paljud inimesed siiski paljude eeliste tõttu CMOS-tehnoloogia valinud viimase asemel.

NMOS-iga võrreldes on CMOS-tehnoloogia kõrgeima kvaliteediga. Mis puutub CMOS-i tehnoloogiasse, näiteks madala staatilise energiakasutuse ja mürakindluse osas, säästab see energiat ja see ei tooda soojust. Ehkki kulukas, eelistavad paljud inimesed CMOS-tehnoloogiat selle keeruka koostise tõttu, mistõttu on mustal turul CMOS-i kasutatava tehnoloogia väljatöötamine keeruline.

The CMOS-tehnoloogia ja NMOS-tehnoloogiat koos inverteritega käsitletakse erinevusi selles artiklis lühidalt. Seetõttu on manustatud süsteemi kujundamisel parim CMOS-tehnoloogia. Selle tehnoloogia paremaks mõistmiseks saatke oma päringud allpool oma kommentaaridena.