CMOS ir NMOS technologijos skirtumas

Populiariausias MOSFET technologija (puslaidininkių technologija) yra CMOS technologija arba papildoma MOS technologija. CMOS technologija yra pirmaujanti ASIC, atminties, mikroprocesorių puslaidininkių technologija. Pagrindinis CMOS technologijos pranašumas, palyginti su BIPOLAR ir NMOS technologijomis, yra energijos išsiskyrimas - perjungus grandinę, išsisklaido tik galia. Tai leidžia montuoti daug CMOS vartų integruotoje grandinėje nei naudojant „Bipolar“ ir „NMOS“ technologijas. Šiame straipsnyje aptariamas CMOS ir NMOS technologijos skirtumas.

Įvadas į IC technologiją

Silicis IC technologija galima suskirstyti į tipus: bipolinius, puslaidininkius iš metalo oksido ir BiCMOS.

IC technologija

Bipolinių tranzistorių struktūra turi PNP arba NPN. Šiuose tranzistorių tipai , mažas srovės kiekis storesniame pagrindiniame sluoksnyje valdo dideles sroves tarp spinduolio ir kolektoriaus. Bazinės srovės riboja bipolinių įtaisų integracijos tankį.

Metalo oksido puslaidininkis toliau klasifikuojamas pagal skirtingas technologijas pagal PMOS, NMOS ir CMOS. Šie įtaisai apima puslaidininkį, oksidą ir metalinius vartus. Šiuo metu polisilicis dažniau naudojamas kaip vartai. Kai vartams taikoma įtampa, jie valdo srovę tarp šaltinio ir nutekėjimo. Kadangi jie sunaudoja mažiau energijos, MOS leidžia geriau integruotis.

„BiCMOS“ technologija naudoja CMOS ir bipolinius tranzistorius, kurie yra integruoti į tą pačią puslaidininkio mikroschemą. CMOS technologija siūlo didelę I / P ir mažą O / P impedanciją, didelį pakavimo tankį, simetriškas triukšmo ribas ir mažą energijos išsklaidymą. „BiCMOS“ technologija leido sujungti bipolinius įrenginius ir CMOS tranzistorius į vieną procesą už prieinamą kainą, kad būtų pasiekta didelio tankio MOS logikos integracija

CMOS ir NMOS technologijos skirtumas

CMOS technologijos ir NMOS technologijos skirtumus galima lengvai atskirti atsižvelgiant į jų darbo principus, pranašumus ir trūkumus, kaip aptarta.

CMOS technologija

Komponentams sukurti naudojami papildomi metalo oksido puslaidininkiai (CMOS technologija) ir ši technologija naudojama skaitmeninėse loginėse grandinėse, mikroprocesoriuose, mikrovaldikliuose ir statinėje RAM. CMOS technologija taip pat naudojama keliose analoginėse grandinėse, tokiose kaip duomenų keitikliai, vaizdo jutikliai ir labai integruotuose siųstuvuose. Pagrindinės CMOS technologijos savybės yra mažas statinės energijos suvartojimas ir didelis triukšmo atsparumas.

Papildomas metalo oksido puslaidininkis

CMOS (papildomas metalo oksido puslaidininkis) yra baterijomis valdoma puslaidininkio mikroschema, naudojama duomenims kaupti kompiuteriuose. Šie duomenys svyruoja nuo sistemos laiko ir datos laiko iki jūsų kompiuterio sistemos aparatūros nustatymų. Geriausias šios CMOS pavyzdys yra monetų elementų baterija, naudojama maitinti CMOS atmintį.

Kai pora tranzistorių yra IŠJUNGTA, serijų derinys sunaudoja didelę galią tik perjungiant įjungimo ir išjungimo būsenas. Taigi, MOS prietaisai nesudaro tiek šilumos, kiek išmeta šiluma, nei kitos logikos formos. Pavyzdžiui, TTL ( Transistoriaus-tranzistoriaus logika ) arba MOS logika, kuri paprastai turi tam tikrą nuolatinę srovę, net nekeičiant būsenos. Tai leidžia didelio lusto loginių funkcijų tankį. Dėl šios priežasties ši technologija yra plačiausiai naudojama ir įdiegta VLSI lustuose.

CMOS baterijos tarnavimo laikas

Tipiškas CMOS baterijos tarnavimo laikas yra maždaug 10 metų. Bet tai gali pasikeisti, atsižvelgiant į panaudojimą, taip pat į aplinką, kur yra kompiuteris. Jei CMOS baterija sugadinama, kompiuteris negali tiksliai nurodyti datos, kai kompiuteris bus išjungtas. Pvz., Įjungus kompiuterį, galima pastebėti datą ir laiką, nustatytą kaip 12:00 val. Ir 1990 m. Sausio 1 d. Taigi, ši klaida daugiausia nurodo, kad CMOS baterija buvo sugedusi.

CMOS keitiklis

Kuriant bet kokias IC technologijas projektuojant skaitmenines grandines, pagrindinis elementas yra loginis keitiklis. Kai kruopščiai suprantama keitiklio grandinės veikla, rezultatus galima išplėsti iki loginių vartų ir sudėtingų grandinių konstrukcijos.

CMOS keitikliai yra plačiausiai naudojami MOSFET keitikliai, kurie naudojami kuriant lustą. Šie keitikliai gali veikti dideliu greičiu ir mažiau prarandant energiją. Be to, CMOS keitiklis turi geras loginio buferio charakteristikas. Trumpas keitiklių aprašymas suteikia pagrindinį supratimą apie keitiklio darbą. MOSFET būsenos esant skirtingoms i / p įtampoms ir galios nuostoliams dėl elektros srovės.

CMOS keitiklis

CMOS keitiklis turi PMOS ir NMOS tranzistorių, kurie yra prijungti prie vartų ir nutekėjimo gnybtų, įtampos maitinimo VDD prie PMOS šaltinio gnybto ir GND, prijungtą prie NMOS šaltinio gnybto, kur Vin yra prijungtas prie vartų gnybtų ir „Vout“. yra prijungtas prie kanalizacijos gnybtų.

Svarbu pastebėti, kad CMOS neturi jokių rezistorių, todėl energiją taupo labiau nei įprastas rezistorius-MOSFET keitiklis. Kadangi įtampa CMOS įrenginio įėjime svyruoja nuo 0 iki 5 voltų, atitinkamai skiriasi NMOS ir PMOS būsena. Jei modeliuosime kiekvieną tranzistorių kaip paprastą jungiklį, kurį įjungia Vin, keitiklio operacijas galima pamatyti labai lengvai.

CMOS pranašumai

CMOS tranzistoriai efektyviai naudoja elektros energiją.

• Šie prietaisai naudojami įvairiose srityse su analoginėmis grandinėmis, tokiomis kaip vaizdo jutikliai, duomenų keitikliai ir kt. CMOS technologijos pranašumai prieš NMOS yra šie.
• Labai mažas statinės energijos suvartojimas
• Sumažinkite grandinės sudėtingumą
• Didelis lusto loginių funkcijų tankis
• Mažas statinės energijos suvartojimas
• Didelis triukšmo atsparumas
• Kai CMOS tranzistoriai keičiasi iš vienos būklės į kitą, jie naudoja elektros srovę.
• Be to, papildomi puslaidininkiai abipusiai dirbdami riboja o / p įtampą. Rezultatas yra mažos galios dizainas, suteikiantis mažiau šilumos.
• Dėl šios priežasties šie tranzistoriai pakeitė kitus ankstesnius dizainus, tokius kaip CCD fotoaparato jutikliuose, taip pat naudojami daugumoje dabartinių procesorių.

CMOS programos

CMOS yra vienos rūšies lustas, maitinamas per akumuliatorių, naudojamą standžiojo disko konfigūracijai ir kitiems duomenims saugoti.

Paprastai CMOS lustai teikia RTC (realaus laiko laikrodį), taip pat CMOS atmintį mikrokontroleryje, taip pat mikroprocesoriuje.

NMOS technologija

NMOS logika naudoja n tipo MOSFET, kad veiktų sukurdami inversijos sluoksnį p tipo tranzistoriuje. Šis sluoksnis yra žinomas kaip n kanalo sluoksnis, kuris praleidžia elektronus tarp n tipo panašių šaltinių ir nutekėjimo gnybtų. Šį kanalą galima sukurti pritaikius įtampą 3-ajam terminalui, būtent vartų terminalui. Panašiai kaip ir kiti metalo oksido puslaidininkiniai lauko tranzistoriai, nMOS tranzistoriai apima skirtingus veikimo režimus, tokius kaip ribinis, triodas, prisotinimas ir greičio prisotinimas.

NMOS loginė šeima naudoja N kanalų MOSFETS. NMOS prietaisams (N kanalo MOS) kiekvienam tranzistoriui reikia mažesnio lusto regiono, palyginti su P kanalo įtaisais, kur NMOS suteikia didesnį tankį. NMOS logikos šeima taip pat suteikia didelę spartą dėl didelio krūvininkų mobilumo N kanalų įrenginiuose.

Taigi, dauguma mikroprocesorių ir MOS įrenginių naudoja NMOS logiką, kitaip kai kurie struktūriniai variantai, pvz., DMOS, HMOS, VMOS ir DMOS, kad sumažintų sklaidos vėlavimą.

NMOS yra ne kas kita, kaip neigiamo kanalo metalo oksido puslaidininkis, jis tariamas kaip samanos. Tai puslaidininkių tipas, įkraunamas neigiamai. Taigi tranzistorius įjungia / išjungia elektronų judėjimas. Priešingai, „Positive channel MOS -PMOS“ veikia perkeliant laisvas elektronų vietas. NMOS yra greitesnis nei PMOS.

Neigiamo kanalo metalo oksido puslaidininkis

NMOS projektavimas gali būti atliekamas per du pagrindus, pvz., N tipo ir p tipo. Šiame tranzistoriuje dauguma krūvininkų yra elektronai. Mes žinome, kad PMPS ir NMOS derinys vadinamas CMOS technologija. Ši technologija iš esmės sunaudoja mažiau energijos veikiant panašia galia ir sukuria mažą triukšmą visos jos veikimo metu.

Kai vartų gnybtui bus suteikta įtampa, krūvininkai, pavyzdžiui, skylės kūne, bus motyvuojami toliau nuo vartų gnybto. Tai leidžia konfigūruoti n tipo kanalą tarp dviejų gnybtų, tokių kaip šaltinis, nutekėjimas ir srovės srautas gali būti atliekamas naudojant elektronus iš dviejų gnybtų nuo šaltinio iki nutekėjimo naudojant indukuotą n tipo kanalą.

NMOS tranzistorius yra labai lengva projektuoti ir gaminti. NMOS loginius vartus naudojančios grandinės sunaudoja statinę galią, kai grandinė neaktyvi. Kai nuolatinė srovė tiekiama per loginius vartus, kai išėjimas yra mažas.

NMOS keitiklis

Inverterio grandinė turi įtampą, rodančią priešingą loginį lygį nei jos i / p. Žemiau parodyta NMOS keitiklio schema, sukonstruota naudojant vieną NMOS tranzistorių, sujungtą su tranzistoriumi.

NMOS keitiklis

NMOS ir CMOS skirtumas

Skirtumas tarp NMOS ir CMOS aptariamas lentelių pavidalu.

Kodėl CMOS technologija teikiama pirmenybė, o ne NMOS technologija

CMOS reiškia papildomas metalo oksido puslaidininkis. Kita vertus, NMOS yra metalo oksido puslaidininkis MOS arba MOSFET (metalo oksido puslaidininkis lauko tranzistorius ). Tai yra dvi loginės šeimos, kur CMOS projektuojant naudoja tiek PMOS, tiek MOS tranzistorius, o NMOS projektuoja tik FET. CMOS yra pasirinktas vietoj NMOS įdėtosios sistemos dizainas . Kadangi CMOS skleidžia tiek loginę o, tiek 1, o NMOS - tik 1 logiką, kuri yra VDD. O / P pravažiavus pro vieną, NMOS vartai būtų VDD-Vt. Todėl pirmenybė teikiama CMOS technologijai.

CMOS logikos vartuose n tipo MOSFET rinkinys yra išdėstytas ištraukiamajame tinkle tarp žemos įtampos maitinimo bėgio ir išėjimo. Vietoj NMOS loginių vartų apkrovos rezistoriaus CMOS loginiai vartai turi P tipo MOSFET rinkinį, esantį traukimo tinkle tarp aukštos įtampos bėgio ir išėjimo. Todėl, jei abiejų tranzistorių vartai yra prijungti prie tos pačios įvesties, p tipo MOSFET bus įjungtas, kai n tipo MOSFET bus išjungtas, ir atvirkščiai.

CMOS ir NMOS įkvėpė skaitmeninių technologijų, naudojamų kuriant integrinius grandynus, augimas. CMOS ir NMOS yra naudojamos daugelyje skaitmeninės logikos grandinės ir funkcijos, statinė RAM ir mikroprocesoriai. Jie naudojami kaip duomenų keitikliai ir vaizdo jutikliai analoginėms grandinėms, taip pat naudojami trans-receptoriuose daugeliui telefono ryšio būdų. Nors CMOS ir NMOS turi tą pačią funkciją kaip tranzistoriai tiek analoginėms, tiek skaitmeninėms grandinėms, tačiau daugelis žmonių vis tiek renkasi CMOS technologiją, palyginti su pastarosiomis dėl daugybės privalumų.

CMOS technologija, palyginti su NMOS, yra aukščiausios kokybės. Ypač kalbant apie savo ypatybes, tokias kaip mažas statinis energijos naudojimas ir atsparumas triukšmui, CMOS technologija taupo energiją ir negamina šilumos. Nors brangu, daugelis žmonių teikia pirmenybę CMOS technologijai dėl savo sudėtingos sudėties, todėl juodajai rinkai sunku pagaminti CMOS naudojamą technologiją.

The CMOS technologija ir NMOS technologija kartu su keitikliais, skirtumai trumpai aptariami šiame straipsnyje. Todėl įterptųjų sistemų projektavimui geriausiai tinka CMOS technologija. Norėdami geriau suprasti šią technologiją, pateikite savo klausimus kaip komentarus žemiau.