Atšķirība starp CMOS un NMOS tehnoloģiju

Vispopulārākais MOSFET tehnoloģija (pusvadītāju tehnoloģija), kas šodien ir pieejama, ir CMOS tehnoloģija vai papildu MOS tehnoloģija. CMOS tehnoloģija ir vadošā pusvadītāju tehnoloģija ASIC, atmiņām, mikroprocesoriem. CMOS tehnoloģijas galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar BIPOLAR un NMOS tehnoloģijām ir jaudas izkliedēšana - kad ķēde tiek pārslēgta, tad tikai jauda izkliedējas. Tas ļauj daudzus CMOS vārtus ievietot integrētajā shēmā nekā Bipolar un NMOS tehnoloģijās. Šajā rakstā ir aplūkota atšķirība starp CMOS un NMOS tehnoloģiju.

Ievads IC tehnoloģijā

Silīcijs IC tehnoloģija var iedalīt tipos: bipolāri, metāla oksīda pusvadītāji un BiCMOS.

IC tehnoloģija

Bipolāro tranzistoru struktūrai ir PNP vai NPN. Šajos tranzistoru veidi , mazais strāvas daudzums biezākā pamatslānī kontrolē lielas strāvas starp izstarotāju un kolektoru. Bāzes strāvas ierobežo bipolāro ierīču integrācijas blīvumu.

Metāla oksīda pusvadītāju tālāk klasificē dažādās tehnoloģijās PMOS, NMOS un CMOS. Šīs ierīces ietver pusvadītāju, oksīdu un metāla vārtus. Pašlaik polisilīcijs tiek biežāk izmantots kā vārti. Kad vārtiem tiek piemērots spriegums, tas kontrolē strāvu starp avotu un kanalizāciju. Tā kā tie patērē mazāk enerģijas, un MOS ļauj augstāku integrāciju.

BiCMOS tehnoloģija izmanto gan CMOS, gan bipolārus tranzistorus, kas ir integrēti vienā un tajā pašā pusvadītāju mikroshēmā. CMOS tehnoloģija piedāvā augstu I / P un zemu O / P pretestību, lielu iepakojuma blīvumu, simetriskas trokšņa robežas un zemu jaudas izkliedi. BiCMOS tehnoloģija ļāva apvienot bipolāras ierīces un CMOS tranzistorus vienā procesā ar saprātīgām izmaksām, lai sasniegtu MOS loģikas augsta blīvuma integrāciju

Atšķirība starp CMOS un NMOS tehnoloģiju

Atšķirību starp CMOS tehnoloģiju un NMOS tehnoloģiju var viegli atšķirt ar to darba principiem, priekšrocībām un trūkumiem, kā apspriests.

CMOS tehnoloģija

IC konstruēšanai tiek izmantots papildu metāla oksīda pusvadītājs (CMOS tehnoloģija), un šo tehnoloģiju izmanto digitālās loģikas ķēdēs, mikroprocesoros, mikrokontrolleros un statiskajā RAM. CMOS tehnoloģija tiek izmantota arī vairākās analogajās shēmās, piemēram, datu pārveidotājos, attēlu sensoros un ļoti integrētos uztvērējos. CMOS tehnoloģijas galvenās iezīmes ir zems statiskās enerģijas patēriņš un augsta trokšņa imunitāte.

Papildu metāla oksīda pusvadītājs

CMOS (papildu metāla oksīda pusvadītājs) ir ar akumulatoru darbināma borta pusvadītāju mikroshēma, ko izmanto datu glabāšanai datoros. Šie dati svārstās no sistēmas laika un datuma līdz datora sistēmas aparatūras iestatījumiem. Labākais šīs CMOS piemērs ir monētu šūnu akumulators, ko izmanto CMOS atmiņas darbināšanai.

Kad pāris tranzistori ir izslēgtā stāvoklī, virkņu kombinācija piesaista ievērojamu jaudu tikai pārslēgšanās starp ieslēgšanas un izslēgšanas stāvokļiem. Tātad, MOS ierīces nerada tik daudz atkritumu siltuma kā citi loģikas veidi. Piemēram, TTL ( Transistors-tranzistora loģika ) vai MOS loģika, kurai parasti ir zināma stāvoša strāva pat tad, ja nemaina stāvokli. Tas nodrošina lielu mikroshēmas loģisko funkciju blīvumu. Šī iemesla dēļ šī tehnoloģija ir visplašāk izmantota un tiek ieviesta VLSI mikroshēmās.

CMOS akumulatora kalpošanas laiks

CMOS akumulatora tipiskais kalpošanas laiks ir aptuveni 10 gadi. Bet tas var mainīties, pamatojoties uz lietojumu, kā arī uz vidi, kur vien atrodas dators. Ja CMOS akumulators sabojājas, dators pēc datora izslēgšanas nevar uzturēt precīzu laiku, citādi. Piemēram, pēc datora ieslēgšanas datumu un laiku var pamanīt kā iestatītu uz 12:00 un 1990. gada 1. janvāri. Tātad šī kļūda galvenokārt norāda, ka CMOS akumulators nav izdevies.

CMOS invertors

Jebkurai IC tehnoloģijai digitālo shēmu projektēšanā pamatelements ir loģiskais invertors. Kad invertora ķēdes darbība ir rūpīgi izprasta, rezultātus var attiecināt arī uz loģisko vārtu un sarežģītu shēmu dizainu.

CMOS invertori ir visplašāk izmantotie MOSFET invertori, kurus izmanto mikroshēmu projektēšanā. Šie invertori var darboties lielā ātrumā un ar mazāku enerģijas zudumu. Arī CMOS invertoram ir labas loģiskās bufera īpašības. Īss invertoru apraksts sniedz pamata izpratni par invertora darbību. MOSFET stāvokļi pie atšķirīga i / p sprieguma un strāvas zudumi elektriskās strāvas dēļ.

CMOS invertors

CMOS invertorā ir PMOS un NMOS tranzistors, kas ir savienoti pie vārtiem un drenāžas spailēm, sprieguma padeve VDD pie PMOS avota spailes un GND, kas savienota ar NMOS avota termināli, kur Vin ir pievienots vārtu spailēm un Vout ir savienots ar notekas spailēm.

Ir svarīgi pamanīt, ka CMOS nav neviena rezistora, kas padara to energoefektīvāku nekā parasts rezistora-MOSFET invertors. Tā kā spriegums CMOS ierīces ieejā svārstās no 0 līdz 5 voltiem, attiecīgi mainās arī NMOS un PMOS stāvoklis. Ja mēs modelējam katru tranzistoru kā vienkāršu slēdzi, kuru aktivizē Vin, invertora darbības var redzēt ļoti viegli.

CMOS priekšrocības

CMOS tranzistori efektīvi izmanto elektroenerģiju.

• Šīs ierīces tiek izmantotas dažādās lietojumprogrammās ar analogām shēmām, piemēram, attēlu sensoriem, datu pārveidotājiem utt. CMOS tehnoloģijas priekšrocības salīdzinājumā ar NMOS ir šādas.
• Ļoti zems statiskās enerģijas patēriņš
• Samaziniet ķēdes sarežģītību
• Liels loģikas funkciju blīvums mikroshēmā
• Zems statiskās enerģijas patēriņš
• Augsta trokšņa imunitāte
• Kad CMOS tranzistori mainās no viena stāvokļa uz citu, viņi izmanto elektrisko strāvu.
• Turklāt papildu pusvadītāji ierobežo o / p spriegumu, savstarpēji strādājot. Rezultāts ir mazjaudas dizains, kas nodrošina mazāk siltuma.
• Šī iemesla dēļ šie tranzistori ir mainījuši citus agrākus dizainus, piemēram, CCD kameru sensoros, kā arī izmanto lielākajā daļā pašreizējo procesoru.

CMOS lietojumprogrammas

CMOS ir viena veida mikroshēma, kuru darbina ar akumulatoru, ko izmanto, lai saglabātu cietā diska konfigurāciju, kā arī citus datus.

Parasti CMOS mikroshēmas nodrošina RTC (reālā laika pulksteni), kā arī CMOS atmiņu mikrokontrollerā, kā arī mikroprocesorā.

NMOS tehnoloģija

NMOS loģika izmanto n tipa MOSFET, lai darbotos, izveidojot inversijas slāni p tipa tranzistorā. Šis slānis ir pazīstams kā n-kanālu slānis, kas vada elektronus starp n veida līdzīgiem avota un kanalizācijas spailēm. Šo kanālu var izveidot, pieliekot spriegumu 3. terminālim, proti, vārtu terminālim. Līdzīgi kā citi metāla oksīda pusvadītāju lauka tranzistori, nMOS tranzistori ietver dažādus darbības režīmus, piemēram, nogriezni, triodu, piesātinājumu un ātruma piesātinājumu.

NMOS loģiskā saime izmanto N-kanālu MOSFETS. NMOS ierīcēm (N kanālu MOS) katram tranzistoram ir nepieciešams mazāks mikroshēmas reģions, salīdzinot ar P kanālu ierīcēm, kur NMOS nodrošina lielāku blīvumu. NMOS loģikas saime nodrošina arī lielu ātrumu, jo N-kanālu ierīcēs ir liela mobilitāte.

Tātad, lielākā daļa mikroprocesoru un MOS ierīču izmanto NMOS loģiku, pretējā gadījumā dažas strukturālas variācijas, piemēram, DMOS, HMOS, VMOS un DMOS, lai samazinātu izplatīšanās kavēšanos.

NMOS ir nekas cits kā negatīvā kanāla metāla oksīda pusvadītājs, to izrunā kā sūnu. Tas ir pusvadītāju tips, kas lādējas negatīvi. Lai tranzistorus ieslēgtu / izslēgtu elektronu kustība. Turpretī pozitīvais kanāls MOS -POS darbojas, pārvietojot elektronu vakances. NMOS ir ātrāks nekā PMOS.

Negatīvā kanāla metāla oksīda pusvadītājs

NMOS projektēšanu var veikt, izmantojot divus substrātus, piemēram, n-veida, kā arī p-veida. Šajā tranzistorā lielākā daļa lādiņu nesēju ir elektroni. Mēs zinām, ka PMPS un NMOS kombināciju sauc par CMOS tehnoloģiju. Šī tehnoloģija galvenokārt izmanto mazāk enerģijas darbam ar līdzīgu jaudu un rada zemu trokšņa līmeni visā tās darbības laikā.

Kad vārtu spailei ir piešķirts spriegums, lādiņu nesēji, piemēram, caurumi korpusā, tiek motivēti prom no vārtu spailes. Tas ļauj konfigurēt n-veida kanālu starp diviem termināliem, piemēram, avotu, noteci un strāvas plūsmu var vadīt, izmantojot elektronus no diviem spailēm no avota uz noteci, izmantojot inducētu n-veida kanālu.

NMOS tranzistoru ir ļoti viegli projektēt, kā arī izgatavot. Ķēdes, kurās izmanto NMOS loģiskos vārtus, patērē statisko jaudu, tiklīdz ķēde ir neaktīva. Tā kā līdzstrāvas strāva tiek piegādāta visā loģiskajā vārtiņā, kad izeja ir zema.

NMOS invertors

Invertora ķēde ir spriegums, kas atbilst pretējam loģikas līmenim tā i / p. Zemāk parādīta NMOS invertora diagramma, kas izveidota, izmantojot vienu NMOS tranzistoru, kas savienots ar tranzistoru.

NMOS invertors

Atšķirība starp NMOS un CMOS

Atšķirība starp NMOS un CMOS ir apspriesta tabulas formā.

Kāpēc CMOS tehnoloģija ir priekšroka, nevis NMOS tehnoloģija

CMOS nozīmē Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. No otras puses, NMOS ir metāla oksīda pusvadītājs MOS vai MOSFET (metāla oksīda pusvadītājs lauka tranzistors ). Tās ir divas loģikas saimes, kur CMOS projektēšanai izmanto gan PMOS, gan MOS tranzistorus, bet NMOS projektēšanai izmanto tikai FET. CMOS tiek izvēlēts nevis NMOS iegultās sistēmas dizains . Tā kā CMOS izplata gan loģiku o, gan 1., savukārt NMOS - tikai 1. loģiku, kas ir VDD. O / P, izejot caur vienu, NMOS vārti būtu VDD-Vt. Tāpēc priekšroka tiek dota CMOS tehnoloģijai.

CMOS loģiskajos vārtos n tipa MOSFET komplekts tiek novietots nolaižamajā tīklā starp zemsprieguma barošanas sliedi un izeju. NMOS loģisko vārtu slodzes rezistora vietā CMOS loģiskajiem vārtiem ir P tipa MOSFET kolekcija pievilkšanās tīklā starp augstsprieguma sliedi un izeju. Tāpēc, ja abiem tranzistoriem vārti ir savienoti ar vienu un to pašu ieeju, p tipa MOSFET būs ieslēgts, kad n tipa MOSFET ir izslēgts, un otrādi.

CMOS un NMOS abus iedvesmoja digitālo tehnoloģiju pieaugums, ko izmanto integrēto shēmu konstruēšanai. Gan CMOS, gan NMOS tiek izmantoti daudzos digitālās loģikas shēmas un funkcijas, statiskā RAM un mikroprocesori. Tos izmanto kā datu pārveidotājus un attēlu sensorus analogām ķēdēm, kā arī izmanto daudzu tālruņu sakaru veidu trans-receptoros. Lai gan CMOS, gan NMOS ir tāda pati funkcija kā tranzistoriem gan analogajām, gan digitālajām shēmām, tomēr daudzi cilvēki daudzo priekšrocību dēļ tomēr izvēlas CMOS tehnoloģiju, nevis pēdējo.

Salīdzinot ar NMOS, CMOS tehnoloģija ir augstākās kvalitātes. Jo īpaši attiecībā uz tās funkcijām, piemēram, zemas statiskās enerģijas izmantošanu un trokšņu izturību, CMOS tehnoloģija saglabā enerģiju un nerada siltumu. Lai arī dārgi, daudzi cilvēki dod priekšroku CMOS tehnoloģijai tās sarežģītā sastāva dēļ, tāpēc melnajam tirgum ir grūti izgatavot CMOS izmantoto tehnoloģiju.

The CMOS tehnoloģija un NMOS tehnoloģija kopā ar invertoriem šajā rakstā īsumā tiek aplūkotas atšķirības. Tāpēc CMOS tehnoloģija ir vislabākā iegulto sistēmu projektēšanai. Lai labāk izprastu šo tehnoloģiju, lūdzu, ievietojiet savus jautājumus kā komentārus zemāk.