Термин ЦМОС означава „допунски полупроводник металног оксида“. Ово је једна од најпопуларнијих технологија у индустрији дизајна рачунарских чипова и данас се широко користи за њено формирање интегрисаних кола у бројним и разноврсним применама. Данашње рачунарске меморије, процесори и мобилни телефони користе ову технологију због неколико кључних предности. Ова технологија користи и полупроводничке уређаје са П и Н каналима. Једна од најпопуларнијих МОСФЕТ технологија која је данас доступна је комплементарна МОС или ЦМОС технологија. Ово је доминантна полупроводничка технологија за микропроцесоре, микроконтролерске чипове, меморије попут РАМ-а, РОМ-а, ЕЕПРОМ и интегрисани кругови специфични за примену (АСИЦ).
Увод у МОС технологију
У дизајну ИЦ, основна и најважнија компонента је транзистор. Дакле, МОСФЕТ је једна врста транзистора који се користи у многим апликацијама. Формирање овог транзистора може се извршити попут сендвича укључивањем полупроводничког слоја, обично облатне, реза од монокристала силицијума, слоја силицијум диоксида и металног слоја. Ови слојеви омогућавају формирање транзистора у полупроводничком материјалу. Добар изолатор попут Сио2 има танак слој дебљине стотину молекула.
Транзистори које користимо поликристални силицијум (поли) уместо метала за своје секције капија. Полисиликонска капија ФЕТ-а може се заменити готово употребом металних капија у ИЦ-у великих размера. Понекад се и полисиликонски и метални ФЕТ називају ИГФЕТ-ом, што значи изоловани ФЕТ-ови капије, јер је Сио2 испод капије изолатор.
ЦМОС (комплементарни полупроводник металног оксида)
Главни предност ЦМОС-а над НМОС-ом а БИПОЛАР технологија је знатно мања дисипација снаге. За разлику од НМОС или БИПОЛАР кола, комплементарно МОС коло скоро нема статичко расипање снаге. Снага се расипа само у случају да се коло заиста пребаци. То омогућава интеграцију више ЦМОС капија на ИЦ него у НМОС или биполарна технологија , што резултира много бољим перформансама. Комплементарни полупроводнички транзистор од металног оксида састоји се од П-канала МОС (ПМОС) и Н-канала МОС (НМОС). Погледајте везу да бисте сазнали више о томе процес израде ЦМОС транзистора .
ЦМОС (комплементарни полупроводник металног оксида)
НМОС
НМОС је изграђен на подлози п-типа са извором н-типа и одводом дифузним на њему. У НМОС-у већину носача чине електрони. Када се на кабл примени висок напон, НМОС ће спровести. Слично томе, када се на кабл примени низак напон, НМОС неће проводити. НМОС се сматра бржим од ПМОС-а, јер носачи у НМОС-у, који су електрони, путују двоструко брже од рупа.
НМОС транзистор
ПМОС
П-канални МОСФЕТ се састоји од извора типа П и одвода дифузног на подлози типа Н. Већина носача су рупе. Када се на кабл примени висок напон, ПМОС неће проводити. Када се на капију примени низак напон, ПМОС ће спровести. ПМОС уређаји су имунији на буку од НМОС уређаја.
Транзистор ПМОС
ЦМОС принцип рада
У ЦМОС технологији, транзистори Н-типа и П-типа користе се за пројектовање логичких функција. Исти сигнал који УКЉУЧУЈЕ транзистор једног типа користи се за ИСКЉУЧИВАЊЕ транзистора другог типа. Ова карактеристика омогућава дизајн логичких уређаја користећи само једноставне прекидаче, без потребе за пулл-уп отпорником.
У ЦМОС-у логичка врата колекција МОСФЕТ-ова типа н распоређена је у падајућој мрежи између излаза и нисконапонске шине за напајање (Всс или прилично често уземљена). Уместо отпорника оптерећења НМОС логичких капија, ЦМОС логичка капија има колекцију МОСФЕТ-ова типа п у повучној мрежи између излаза и високонапонске шине (често назване Вдд).
ЦМОС користећи Пулл Уп & Пулл Довн
Дакле, ако су и п-типу и н-типу транзистора прикључци повезани на исти улаз, МОСФЕТ п-типа ће бити УКЉУЧЕН када је МОСФЕТ н-типа ИСКЉУЧЕН, и обрнуто. Мреже су распоређене тако да је једна УКЉУЧЕНА, а друга ИСКЉУЧЕНА за било који образац уноса као што је приказано на доњој слици.
ЦМОС нуди релативно велике брзине, малу дисипацију снаге, велике маргине шума у оба стања и радиће у широком опсегу изворних и улазних напона (под условом да је напон извора фиксиран). Даље, за боље разумевање принципа рада допунског метал-оксидног полупроводника, морамо у кратким цртама разговарати о ЦМОС логичким капијама како је објашњено у наставку.
Који уређаји користе ЦМОС?
Технологија попут ЦМОС-а користи се у различитим чиповима као што су микроконтролери, микропроцесори, СРАМ (статичка РАМ) и друга дигитална логичка кола. Ова технологија се користи у широком спектру аналогних кола која укључују претвараче података, сензоре слике и високо уграђене примопредајнике за неколико врста комуникације.
ЦМОС претварач
Круг претварача као што је приказано на доњој слици. Састоји се од ПМОС и НМОС ФЕТ . Улаз А служи као мрежни напон за оба транзистора.
НМОС транзистор има улаз из Всс (уземљење), а ПМОС транзистор има улаз из Вдд. Излази терминал И. Када се на улазном прикључку (А) претварача даје високи напон (~ Вдд), ПМОС постаје прекинут круг, а НМОС ИСКЉУЧЕН па ће се излаз повући према Всс.
ЦМОС претварач
Када напон ниског нивоа ( Доња слика приказује комплементарна МОС НАНД врата са 2 улаза. Састоји се од две серије НМОС транзистора између И и уземљења и два паралелна ПМОС транзистора између И и ВДД. Ако је било који од улаза А или Б логички 0, најмање један од НМОС транзистора ће бити ИСКЉУЧЕН, прекидајући пут од И до уземљења. Али бар један од пМОС транзистора ће бити УКЉУЧЕН, стварајући путању од И до ВДД. Два улазна НАНД улаза Отуда ће излаз И бити висок. Ако су оба улаза висока, оба нМОС транзистора ће бити УКЉУЧЕНА, а оба пМОС транзистора ИСКЉУЧЕНА. Стога ће излаз бити логички низак. Табела истинитости НАНД логичке капије дата у доњој табели. НОР капија са 2 улаза приказана је на доњој слици. НМОС транзистори паралелно повлаче излаз ниско када је било који улаз висок. Транзистори ПМОС серијски извлаче излаз високо када су оба улаза ниска, као што је дато у доњој табели. Излаз никада не остаје плутајући. Два улазна НОР улаза Табела истинитости НОР логичке капије дата у доњој табели. Производња ЦМОС транзистора може се извршити на плочици од силицијума. Пречник облатне се креће од 20 мм до 300 мм. У овом је поступак литографије исти као штампарија. На сваком кораку могу се таложити различити материјали, угравирани на други начин. Овај поступак је врло једноставан за разумевање гледањем врха облатне као и пресека у оквиру поједностављене методе састављања. Израда ЦМОС-а може се постићи коришћењем три технологије, а то су Н-зденац пт П-зденац, Дупли зденац, СОИ (Силицијум на изолатору). Погледајте ову везу да бисте сазнали више о томе ЦМОС Израда . Уобичајени животни век ЦМОС батерије је приближно 10 година. Али, ово се може променити у зависности од употребе и окружења где год да се налази рачунар. Када ЦМОС батерија откаже, рачунар не може одржавати тачно време и датум на рачунару након што је искључен. На пример, након што је рачунар УКЉУЧЕН, можда ћете видети време и датум попут 12:00 и 1. јануара 1990. Ова грешка наводи да ЦМОС батерија није успела. Најважније карактеристике ЦМОС-а су ниско искоришћење статичке снаге, велика отпорност на буку. Када се појединачни транзистор из пара МОСФЕТ транзистора ИСКЉУЧИ, тада серијска комбинација користи значајну снагу током пребацивања између два наведена као ОН и ОФФ. Као резултат, ови уређаји не генеришу отпадну топлоту у поређењу са другим типовима логичких кола, попут ТТЛ или НМОС логике, која обично користе неку сталну струју, чак и ако не мењају своје стање. Ове ЦМОС карактеристике омогућиће интегрисање логичких функција велике густине у интегрисано коло. Због тога је ЦМОС постао најчешће коришћена технологија која се изводи у ВЛСИ чиповима. Израз МОС је референца на физичку структуру МОСФЕТ-а која укључује електроду са металним капијом која се налази на врху оксидног изолатора од полупроводничког материјала. Материјал попут алуминијума користи се само једном, али сада је полисилицијум. Дизајн осталих металних капија може се извршити коришћењем повратка доласком високо-κ диелектричних материјала у процес ЦМОС процеса. Сензори слике попут уређаја наелектрисаног споја (ЦЦД) и комплементарног метал-оксид-полупроводника (ЦМОС) су две различите врсте технологија. Користе се за дигитално снимање слике. Сваки сензор слике има своје предности, недостатке и примену. Главна разлика између ЦЦД и ЦМОС-а је начин снимања кадра. Уређај повезан са пуњењем попут ЦЦД-а користи глобални затварач, док ЦМОС користи роло врата. Ова два сензора слике мењају наелектрисање из светлости у електрично и обрађују га у електронске сигнале. Процес производње који се користи у ЦЦД-има је посебан за формирање способности преноса наелектрисања преко ИЦ-а без измена. Дакле, овај производни процес може довести до изузетно висококвалитетних сензора о осетљивости на светлост и верности. Супротно томе, ЦМОС чипови користе фиксне производне поступке за дизајн чипа, а сличан поступак се такође може користити у изради микропроцесора. Због разлика у производњи, постоје неке јасне разлике међу сензорима попут ЦЦД 7 ЦМОС. ЦЦД сензори ће снимати слике са мање шума и огромног квалитета, док су ЦМОС сензори обично подложнији буци. ЦМОС обично троши мање енергије, док ЦЦД користи пуно енергије, као што је више од 100 пута ЦМОС сензору. Производња ЦМОС чипова може се извршити на било којој типичној производној линији Си јер су они врло јефтини у поређењу са ЦЦД-има. ЦЦД сензори су зрелији јер се масовно производе дужи период. И ЦМОС и ЦЦД снимачи зависе од ефекта фотоелектрике на стварање електричног сигнала од светлости На основу горе наведених разлика, ЦЦД-ови се користе у камерама за циљање висококвалитетних слика кроз пуно пиксела и изванредну осетљивост на светлост. ЦМОС сензори обично имају мање резолуције, квалитета и осетљивости. Закључавање се може дефинисати као случај кратког споја између два терминала, као што су напајање и уземљење, тако да се може створити велика струја и оштетити ИЦ. У ЦМОС-у, засун је појава ниске импедансе између погонске и земаљске шине због комуникације између два транзистора попут паразитских ПНП и НПН транзистори . У ЦМОС колу су два транзистора попут ПНП и НПН повезана са две шине за напајање попут ВДД и ГНД. Заштита ових транзистора може се извршити помоћу отпорника. У преклопном преносу, струја ће тећи од ВДД до ГНД право кроз два транзистора, тако да може доћи до кратког споја, тако да ће екстремна струја тећи од ВДД до уземљења. Постоје различите методе за спречавање закључавања У превенцији закључавања, на траг се може поставити велики отпор како би се зауставио проток струје кроз цело напајање и како би се β1 * β2 спустило испод 1 помоћу следећих метода. Структура паразитског СЦР ће пробијати кроз околину транзистора попут ПМОС и НМОС кроз изолациони оксидни слој. Технологија заштите за закључавање искључиће уређај када се примети закачивање. Услуге тестирања закључавања могу да обављају многи добављачи на тржишту. Овај тест се може извести низом покушаја да се активира структура СЦР-а у ЦМОС ИЦ-у, док се повезани пинови проверавају када преко њега пролази прекострујна струја. Саветује се да се први узорци прикупе из експерименталне серије и пошаљу у испитну лабораторију компаније Латцх-уп. Ова лабораторија ће применити крајње достижно напајање и затим обезбедити струјно напајање на улазима и излазима чипа кад год дође до застоја праћењем тренутног напајања. Предности ЦМОС-а укључују следеће. Главне предности ЦМОС-а у односу на ТТЛ су добра маргина шума као и мања потрошња енергије. Разлог томе је што не постоји права возна трака од ВДД до ГНД, време пада у зависности од улазних услова, тада ће пренос дигиталног сигнала постати једноставан и јефтин кроз ЦМОС чипове. ЦМОС се користи за објашњавање количине меморије на матичној плочи рачунара која ће се чувати у подешавањима БИОС-а. Ова подешавања углавном укључују датум, време и подешавања хардвера Излази ако ЦМОС покреће активно на оба начина Недостаци ЦМОС-а укључују следеће. Комплементарни МОС процеси су широко примењени и у основи су заменили НМОС и биполарне процесе за готово све дигиталне логичке апликације. ЦМОС технологија је коришћена за следеће дигиталне ИЦ дизајне. Према томе ЦМОС транзистор је веома познат јер ефикасно користе електричну снагу. Не користе електрично напајање кад год се мењају из једног стања у друго. Такође, бесплатни полупроводници међусобно раде на заустављању напона о / п. Резултат је дизајн мале снаге који пружа мање топлоте, због тога су ови транзистори променили друге раније дизајне попут ЦЦД-а у сензорима камере и коришћени у већини тренутних процесора. Меморија ЦМОС-а у рачунару је врста трајне РАМ меморије која чува поставке БИОС-а и информације о времену и датуму. Верујем да сте боље разумели овај концепт. Даље, било која питања у вези са овим концептом или електронски пројекти , дајте своје драгоцене предлоге коментаришући у одељку за коментаре испод. Ево питања за вас, зашто је ЦМОС пожељнији од НМОС-а? УЛАЗНИ ЛОГИЦ ИНПУТ ИЗЛАЗ ЛОГИЧКИ ИЗЛАЗ 0 в 0 Вдд 1 Вдд 1 0 в 0 ЦМОС НАНД капија
ДО Б. Пулл-Довн Нетворк Вучна мрежа ИЗЛАЗ И 0 0 ВАН НА 1 0 1 ВАН НА 1 1 0 ВАН НА 1 1 1 НА ВАН 0 ЦМОС НОР Гате
ДО Б. И. 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 ЦМОС Израда
Живот ЦМОС батерије
Симптоми квара ЦМОС батерије
ЦМОС карактеристике
ЦЦД вс ЦМОС
У неким апликацијама ЦМОС сензори се недавно побољшавају до тачке где постигну скоро једнаку вредност са ЦЦД уређајима. Генерално, ЦМОС камере нису скупе и имају дуг век трајања батерије.Заостатак у ЦМОС-у
Предности
ТТЛ је дигитално логичко коло где биполарни транзистори раде на једносмерним импулсима. Неколико транзисторских логичких капија је обично сачињено од једне ИЦ.Мане
ЦМОС апликације
