Razlika med tehnologijo CMOS in NMOS

Razlika med tehnologijo CMOS in NMOS

Najbolj popularen MOSFET tehnologija (polprevodniška tehnologija) je danes na voljo tehnologija CMOS ali dopolnilna tehnologija MOS. Tehnologija CMOS je vodilna polprevodniška tehnologija za ASIC-je, spomine in mikroprocesorje. Glavna prednost tehnologije CMOS pred tehnologijo BIPOLAR in NMOS je odvajanje moči - pri preklopu vezja se razprši samo moč. To omogoča namestitev številnih vrat CMOS na integrirano vezje kot v bipolarni in NMOS tehnologiji. Ta članek obravnava razliko med tehnologijo CMOS in NMOS.



Uvod v tehnologijo IC

Silicij IC tehnologija jih lahko razvrstimo v vrste: Bipolarni, polprevodnik iz kovinskega oksida in BiCMOS.


IC tehnologija

IC tehnologija





Struktura bipolarnih tranzistorjev ima PNP ali NPN. V teh vrste tranzistorjev , majhna količina toka v debelejši osnovni plasti nadzoruje velike tokove med oddajnikom in kolektorjem. Osnovni tokovi omejujejo integracijsko gostoto bipolarnih naprav.

Kovinski oksid-polprevodnik je nadalje razvrščen v različne tehnologije pod PMOS, NMOS in CMOS. Te naprave vključujejo polprevodnik, oksid in kovinska vrata. Trenutno se Polysilicon pogosteje uporablja kot vrata. Ko napetost deluje na vrata, nadzoruje tok med virom in odtokom. Ker porabijo manj energije in MOS omogoča večjo integracijo.



BiCMOS tehnologija uporablja tako CMOS kot Bipolarne tranzistorje, ki so integrirani na isti polprevodniški čip. Tehnologija CMOS ponuja visoko I / P in majhno impedanco O / P, veliko gostoto pakiranja, simetrične meje hrupa in majhno odvajanje moči. Tehnologija BiCMOS je omogočila združitev bipolarnih naprav in tranzistorjev CMOS v enem samem postopku po razumni ceni, da se doseže integracija MOS logike z visoko gostoto

Razlika med tehnologijo CMOS in NMOS

Razliko med tehnologijo CMOS in tehnologijo NMOS je mogoče zlahka ločiti od njihovih delovnih načel, prednosti in slabosti, kot je razloženo.


CMOS tehnologija

Komplementarni kovinsko-oksid-polprevodnik (tehnologija CMOS) se uporablja za izdelavo IC, ta tehnologija pa se uporablja v digitalnih logičnih vezjih, mikroprocesorjih, mikrokrmilnikih in statičnem RAM-u. Tehnologija CMOS se uporablja tudi v več analognih vezjih, kot so pretvorniki podatkov, slikovni senzorji in v zelo integriranih oddajnikih. Glavne značilnosti tehnologije CMOS so nizka statična poraba energije in visoka odpornost proti hrupu.

Komplementarni polprevodnik iz kovinskega oksida

Komplementarni polprevodnik iz kovinskega oksida

CMOS (komplementarni kovinski oksid-polprevodnik) je vgrajeni polprevodniški čip na baterije, ki se uporablja za shranjevanje podatkov v računalnikih. Ti podatki segajo od časa in datuma sistema do nastavitev strojne opreme sistema za vaš računalnik. Najboljši primer tega CMOS je gumbasta baterija, ki se uporablja za napajanje pomnilnika CMOS.

Ko je nekaj tranzistorjev v stanju IZKLOP, kombinacija serij porabi znatno moč le med preklapljanjem med ON in OFF stanji. Naprave MOS torej ne ustvarjajo toliko odpadne toplote kot druge oblike logike. Na primer TTL ( Tranzistor-tranzistorska logika ) ali MOS logiko, ki ima običajno nekaj stalnega toka, tudi če ne spreminja stanja. To omogoča visoko gostoto logičnih funkcij na čipu. Zaradi tega se ta tehnologija najpogosteje uporablja in se uporablja v čipih VLSI.

Življenjska doba baterije CMOS

Običajna življenjska doba baterije CMOS je približno 10 let. Vendar se to lahko spremeni glede na način uporabe in okolje, kjer koli računalnik obstaja. Če se baterija CMOS poškoduje, potem računalnik po izklopu ne more natančno določiti datuma, sicer pa datum. Ko je računalnik na primer vklopljen, je mogoče opaziti datum in uro, kot da sta nastavljena na 12:00 in 1. januarja 1990. Ta napaka v glavnem navaja, da baterija CMOS ni uspela.

Pretvornik CMOS

Za katero koli tehnologijo IC pri načrtovanju digitalnih vezij je osnovni element logični pretvornik. Ko je delovanje pretvorniškega vezja natančno razumljeno, se lahko rezultati razširijo na zasnovo logičnih vrat in kompleksnih vezij.

Pretvorniki CMOS so najpogosteje uporabljeni pretvorniki MOSFET, ki se uporabljajo pri načrtovanju čipov. Ti pretvorniki lahko delujejo pri visoki hitrosti in z manjšo izgubo energije. Poleg tega ima pretvornik CMOS dobre lastnosti medpomnilnika. Kratek opis pretvornikov daje osnovno razumevanje delovanja pretvornika. MOSFET stanja pri različnih napetostih i / p in izgube moči zaradi električnega toka.

Pretvornik CMOS

Pretvornik CMOS

Pretvornik CMOS ima PMOS in NMOS tranzistor, ki je povezan na terminalih vrat in odtokov, napetostni VDD na izvornem terminalu PMOS in GND, priključen na izvornem terminalu NMOS, kjer je Vin priključen na terminale vrat in Vout je priključen na odtočne sponke.

Pomembno je omeniti, da CMOS nima uporov, zaradi česar je energetsko učinkovitejši od običajnega pretvornika uporov-MOSFET. Ker se napetost na vhodu naprave CMOS spreminja med 0 in 5 volti, se stanje NMOS in PMOS temu ustrezno spreminja. Če vsak tranzistor modeliramo kot preprosto stikalo, ki ga aktivira Vin, je delovanje pretvornika mogoče videti zelo enostavno.

Prednosti CMOS

Tranzistorji CMOS učinkovito uporabljajo električno energijo.

  • Te naprave se uporabljajo v različnih aplikacijah z analognimi vezji, kot so slikovni senzorji, pretvorniki podatkov itd. Prednosti tehnologije CMOS pred NMOS so naslednje.
  • Zelo nizka statična poraba energije
  • Zmanjšajte kompleksnost vezja
  • Visoka gostota logičnih funkcij na čipu
  • Nizka statična poraba energije
  • Visoka odpornost proti hrupu
  • Ko se tranzistorji CMOS spremenijo iz enega stanja v drugega, porabijo električni tok.
  • Poleg tega brezplačni polprevodniki omejujejo napetost o / p z medsebojnim delovanjem. Rezultat je zasnova z majhno močjo, ki zagotavlja manj toplote.
  • Zaradi tega so ti tranzistorji spremenili druge prejšnje zasnove, kot so CCD v senzorjih kamer, pa tudi v večini sedanjih procesorjev.

Aplikacije CMOS

CMOS je ena vrsta čipa, ki se napaja iz baterije, ki se uporablja za shranjevanje konfiguracije trdega diska in drugih podatkov.

Običajno CMOS čipi zagotavljajo RTC (ura v realnem času), pa tudi pomnilnik CMOS znotraj mikrokrmilnika in mikroprocesorja.

Tehnologija NMOS

Logika NMOS uporablja MOSFET-ove tipa n za delovanje z izdelavo inverzijske plasti znotraj tranzistorja tipa p. Ta plast je znana kot plast n-kanala, ki prevaja elektrone med terminali vira in odtoka tipa n. Ta kanal je mogoče ustvariti z uporabo napetosti proti 3. sponki, in sicer do vratne sponke. Podobno kot drugi polprevodniški polprevodniški tranzistorji s kovinskim oksidom tranzistorji nMOS vključujejo različne načine delovanja, kot so mejna, triodna, nasičena in nasičena hitrost.

Logična družina NMOS uporablja N-kanalne MOSFET-ove. Naprave NMOS (N-kanalni MOS) potrebujejo manjše območje čipa za vsak tranzistor v primerjavi s P-kanalnimi napravami, kjer NMOS daje večjo gostoto. Tudi logična družina NMOS omogoča visoko hitrost zaradi velike mobilnosti nosilcev naboja znotraj N-kanalnih naprav.

Torej večina mikroprocesorjev in naprav MOS uporablja logiko NMOS, sicer pa nekatere strukturne različice, kot so DMOS, HMOS, VMOS in DMOS, zmanjšajo zakasnitev širjenja.

NMOS ni nič drugega kot polprevodnik kovinskega oksida z negativnim kanalom, izgovarja se kot en-mah. To je vrsta polprevodnika, ki se napolni negativno. Tako da se tranzistorji vklopijo / izklopijo zaradi gibanja elektronov. Nasprotno pa pozitivni kanal MOS -PMOS deluje s premikanjem elektronskih prostih mest. NMOS je hitrejši od PMOS.

Polprevodnik kovinskega oksida negativnega kanala

Polprevodnik kovinskega oksida negativnega kanala

Načrtovanje NMOS lahko izvedemo prek dveh substratov, kot sta n-type in p-type. V tem tranzistorju so večina nosilcev naboja elektroni. Vemo, da se kombinacija PMPS in NMOS imenuje tehnologija CMOS. Ta tehnologija v glavnem porabi manj energije za delovanje s podobnim izhodom in med svojim delovanjem ustvarja nizek šum.

Ko je napetost podana na sponko vrat, se nosilci naboja, kot so luknje v telesu, motivirajo stran od vratne sponke. To omogoča konfiguracijo kanala tipa n med obema priključkoma, kot sta vir & odtok & tok toka je mogoče izvesti z uporabo elektronov iz obeh sponk od vira do odtoka z uporabo induciranega kanala tipa n.

Tranzistor NMOS je zelo enostaven za načrtovanje in izdelavo. Vezja, ki uporabljajo logična vrata NMOS, porabijo statično moč, ko vezje ne deluje. Kot enosmerni tok dovaja skozi logična vrata, ko je izhod nizek.

Pretvornik NMOS

Pretvorniško vezje o / ps napetost, ki predstavlja nasprotni logični nivo njegovega i / p. Spodaj je prikazan diagram pretvornika NMOS, ki je izdelan z enim samim tranzistorjem NMOS, povezanim s tranzistorjem.

Pretvornik NMOS

Pretvornik NMOS

Razlika med NMOS in CMOS

Razlika med NMOS in CMOS je obravnavana v obliki tabele.

CMOS

NMOS

CMOS pomeni dopolnilni kovinski oksid-polprevodnikNMOS pomeni polprevodnik kovinskega oksida tipa N
Ta tehnologija se uporablja za izdelavo IC, ki se uporabljajo v različnih aplikacijah, kot so baterije, elektronske komponente, slikovni senzorji, digitalni fotoaparati.Tehnologija NMOS se uporablja za izdelavo logičnih vrat in digitalnih vezij
CMOS za delovanje logičnih funkcij uporablja simetrične in komplementarne pare MOSFET-jev, kot so MOSFET-ji tipa p in n-type.Delovanje NMOS-tranzistorja lahko izvedemo z inverzijsko plastjo znotraj telesa tranzistorja tipa p
Načini delovanja CMOS so kopičenje, kot sta izčrpavanje in inverzijaNMOS ima štiri načine delovanja, ki simulirajo druge vrste MOSFET-jev, kot so mejna, triodna, nasičena in nasičena hitrost.
Značilnosti CMOS so nizka statična poraba energije ter visoka odpornost proti hrupu in.Značilnosti tranzistorja NMOS so, ko se napetost poveča na zgornji elektrodi, bo tam privlačnost elektronov proti površini. Pri določenem napetostnem območju, ki ga bomo na kratko opisali kot prag napetosti, kjer bo gostota elektrona na zunanji strani presegla gostoto lukenj.
CMOS se uporablja v digitalnih logičnih vezjih, mikroprocesorjih, SRAM (statični RAM) in mikrokrmilnikihNMOS se uporablja za izvajanje digitalnih vezij in logičnih vrat.
Logična raven CMOS je 0 / 5VLogična raven NMOS je odvisna predvsem od razmerja beta in slabe meje hrupa
Čas prenosa CMOS je tjaz= tfČas prenosa CMOS je tjaz> tf
Postavitev CMOS je bolj pravilnaPostavitev NMOS je nepravilna
Razmerje obremenitve ali pogona CMOS je 1: 1/2: 1Obremenitev ali pogonsko razmerje NMOS je 4: 1
Gostota pakiranja je manjša, 2N naprava za N-vhodeGostota embalaže je gostejša, N + 1 naprava za N-vhode
Napajanje se lahko spremeni od 1,5 do 15V VIH / VIL, fiksna frakcija VDDNapajanje je fiksno na osnovi VDD
Prenosna vrata CMOS bodo dobro prenesla obe logikiSamo podaja '0', dobro podaja '1' bo imela VTpadec
Shema pred-polnjenja CMOS je, saj sta oba n & p dostopna za vodilo za pred-polnjenje do VDD/ VSSPreprosto zaračuna VDDdo VTrazen uporabe bootstrappinga
Poraba energije v stanju pripravljenosti ni enakaV NMOS, ko je izhod '0', se moč razprši

Zakaj je tehnologija CMOS prednost pred tehnologijo NMOS

CMOS pomeni dopolnilni kovinski oksid-polprevodnik. Po drugi strani pa je NMOS polprevodnik kovinski oksid MOS ali MOSFET (kovinski oksid-polprevodnik tranzistor s poljskim učinkom ). Gre za dve logični družini, pri katerih CMOS za načrtovanje uporablja tranzistorje PMOS in MOS, NMOS pa samo FET. CMOS je izbran za NMOS za zasnova vgrajenega sistema . Ker CMOS širi logiko o in 1, medtem ko NMOS širi samo logiko 1, ki je VDD. O / P po prehodu skozi eno, vrata NMOS bi bila VDD-Vt. Zato je prednostna tehnologija CMOS.

V logičnih vratih CMOS je sklop MOSFET-ov tipa n nameščen v spustnem omrežju med nizkonapetostno napajalno tirnico in izhodom. Namesto obremenitvenega upora logičnih vrat NMOS imajo logična vrata CMOS zbirko MOSFET-jev tipa P v vlečnem omrežju med visokonapetostno tirnico in izhodom. Če sta torej oba tranzistorja priključena na isti vhod, bo MOSFET p-tipa vklopljen, ko je MOSFET n-tipa izklopljen, in obratno.

CMOS in NMOS sta navdihnjena z rastjo digitalnih tehnologij, ki se uporabljajo za izdelavo integriranih vezij. V mnogih se uporabljajo tako CMOS kot NMOS digitalna logična vezja in funkcije, statični RAM in mikroprocesorji. Ti se uporabljajo kot pretvorniki podatkov in slikovni senzorji za analogna vezja in se uporabljajo tudi v trans-receptorjih za številne načine telefonske komunikacije. Medtem ko imata CMOS in NMOS enako funkcijo kot tranzistorji tako za analogna kot za digitalna vezja, vendar mnogi zaradi svojih prednosti še vedno izberejo tehnologijo CMOS kot slednjo.

V primerjavi z NMOS je tehnologija CMOS vrhunska po kakovosti. Zlasti pri svojih lastnostih, kot sta nizko statično izkoriščanje moči in odpornost proti hrupu, tehnologija CMOS varčuje z energijo in ne proizvaja toplote. Čeprav je draga, ima veliko ljudi raje tehnologijo CMOS zaradi njene zapletene sestave, zaradi česar črni trg težko izdeluje tehnologijo, ki jo uporablja CMOS.

The Tehnologija CMOS in NMOS, skupaj s pretvorniki, so v tem članku na kratko obravnavane razlike. Zato je tehnologija CMOS najboljša za zasnovo vdelanega sistema. Za boljše razumevanje te tehnologije, prosimo, objavite svoja vprašanja kot komentarje spodaj.