Разница между CMOS и NMOS технологиями

Самый популярный Технология MOSFET (полупроводниковая технология), доступная сегодня, - это технология CMOS или дополнительная технология MOS. КМОП-технология - это ведущая полупроводниковая технология для ASIC, памяти и микропроцессоров. Основным преимуществом технологии CMOS перед технологиями BIPOLAR и NMOS является рассеиваемая мощность - при переключении схемы рассеивается только мощность. Это позволяет установить на интегральную схему больше вентилей CMOS, чем в технологии Bipolar и NMOS. В этой статье обсуждается разница между технологиями CMOS и NMOS.

Введение в технологию IC

Кремний Технология IC можно разделить на типы: биполярный, металлооксидный полупроводник и BiCMOS.

IC технологии

В структуре биполярных транзисторов есть PNP или NPN. В этих типы транзисторов , небольшая величина тока в более толстом базовом слое регулирует большие токи между эмиттером и коллектором. Базовые токи ограничивают интегральную плотность биполярных устройств.

Металл-оксид-полупроводник далее классифицируется по различным технологиям: PMOS, NMOS и CMOS. Эти устройства включают полупроводник, оксид и металлический затвор. В настоящее время в качестве затвора чаще используется поликремний. Когда напряжение подается на затвор, он контролирует ток между истоком и стоком. Поскольку они потребляют меньше энергии, а MOS обеспечивает более высокую степень интеграции.

Технология BiCMOS использует как КМОП, так и биполярные транзисторы, они интегрированы в один полупроводниковый чип. КМОП-технология обеспечивает высокий импеданс I / P и низкий O / P, высокую плотность упаковки, симметричный запас помехоустойчивости и низкое рассеивание мощности. Технология BiCMOS позволила объединить биполярные устройства и КМОП-транзисторы в одном процессе по разумной цене для достижения высокой плотности интеграции МОП-логики.

Разница между технологиями CMOS и NMOS

Разницу между CMOS-технологией и NMOS-технологией можно легко различить по их принципам работы, преимуществам и недостаткам, о которых говорилось выше.

CMOS технология

Комплементарный металл-оксид-полупроводник (технология CMOS) используется для создания ИС, и эта технология используется в цифровых логических схемах, микропроцессорах, микроконтроллерах и статической RAM. Технология CMOS также используется в нескольких аналоговых схемах, таких как преобразователи данных, датчики изображения и в приемопередатчиках с высокой степенью интеграции. Основными особенностями технологии CMOS являются низкое статическое энергопотребление и высокая помехоустойчивость.

Дополнительный металл-оксид-полупроводник

CMOS (комплементарный металл-оксид-полупроводник) - это встроенный полупроводниковый чип с батарейным питанием, используемый для хранения данных в компьютерах. Эти данные варьируются от времени системы и даты до аппаратных настроек системы для вашего компьютера. Лучшим примером этой CMOS является батарейка типа «таблетка», используемая для питания памяти CMOS.

Когда пара транзисторов находится в состоянии ВЫКЛ, комбинация последовательностей потребляет значительную мощность только во время переключения между состояниями ВКЛ и ВЫКЛ. Таким образом, устройства MOS не выделяют столько отработанного тепла, как другие формы логики. Например, TTL ( Транзисторно-транзисторная логика ) или логики MOS, которые обычно имеют некоторый постоянный ток, даже когда состояние не меняется. Это обеспечивает высокую плотность логических функций на кристалле. По этой причине данная технология наиболее широко используется и реализована в микросхемах СБИС.

Срок службы батареи CMOS

Типичный срок службы батареи CMOS составляет примерно 10 лет. Но это может измениться в зависимости от использования, а также среды, в которой находится компьютер. Если батарея CMOS повреждается, компьютер не может поддерживать точное время, в противном случае - дату, когда компьютер выключен. Например, после включения компьютера можно заметить, что дата и время установлены на 12:00 и 1 января 1990 года. Таким образом, эта ошибка в основном указывает на то, что батарея CMOS вышла из строя.

CMOS инвертор

Для любой ИС-технологии при разработке цифровых схем основным элементом является логический инвертор. Как только работа схемы инвертора будет тщательно изучена, результаты могут быть распространены на конструкцию логических вентилей и сложных схем.

Инверторы CMOS являются наиболее широко используемыми инверторами MOSFET, которые используются в конструкции микросхем. Эти инверторы могут работать с высокой скоростью и с меньшими потерями мощности. Кроме того, КМОП-инвертор имеет хорошие характеристики логического буфера. Краткое описание инверторов дает общее представление о работе инвертора. MOSFET состояния при разных напряжениях i / p и потерях мощности из-за электрического тока.

CMOS инвертор

Инвертор CMOS имеет PMOS и транзистор NMOS, который подключен к клеммам затвора и стока, источник напряжения VDD на клемме истока PMOS и GND, подключенный к клемме истока NMOS, где Vin подключен к клеммам затвора и Vout. подключается к выводам стока.

Важно отметить, что CMOS не имеет резисторов, что делает ее более энергоэффективной, чем инвертор с обычным резисторным MOSFET-транзистором. Поскольку напряжение на входе устройства CMOS изменяется от 0 до 5 вольт, состояние NMOS и PMOS изменяется соответственно. Если мы смоделируем каждый транзистор как простой переключатель, активируемый Vin, работу инвертора можно будет очень легко увидеть.

Преимущества CMOS

КМОП-транзисторы эффективно используют электроэнергию.

• Эти устройства используются в ряде приложений с аналоговыми схемами, такими как датчики изображения, преобразователи данных и т. Д. Преимущества технологии CMOS над NMOS заключаются в следующем.
• Очень низкое статическое энергопотребление
• Уменьшить сложность схемы
• Высокая плотность логических функций на микросхеме
• Низкое статическое энергопотребление
• Высокая помехозащищенность
• Когда КМОП-транзисторы переходят из одного состояния в другое, они используют электрический ток.
• Кроме того, дополнительные полупроводники ограничивают напряжение o / p, работая совместно. Результатом является конструкция с низким энергопотреблением, обеспечивающая меньше тепла.
• По этой причине эти транзисторы изменили другие более ранние конструкции, такие как ПЗС-матрицы в датчиках камеры, а также используемые в большинстве современных процессоров.

CMOS приложения

CMOS - это один из видов микросхем, питающийся от батареи, используемой для хранения конфигурации жесткого диска, а также других данных.

Обычно микросхемы CMOS обеспечивают RTC (часы реального времени), а также память CMOS в микроконтроллере и микропроцессоре.

Технология NMOS

Логика NMOS использует полевые МОП-транзисторы n-типа для работы путем создания инверсионного слоя внутри транзистора p-типа. Этот слой известен как n-канальный слой, который проводит электроны между выводами истока и стока n-типа. Этот канал можно создать, подав напряжение на 3-й вывод, а именно на вывод затвора. Подобно другим металлооксидным полупроводниковым полевым транзисторам, nMOS-транзисторы включают в себя различные режимы работы, такие как отсечка, триод, насыщение и насыщение по скорости.

В логическом семействе NMOS используются N-канальные МОП-транзисторы. Устройства NMOS (N-канальные MOS) нуждаются в меньшей области микросхемы для каждого транзистора по сравнению с устройствами с P-каналом, где NMOS дает более высокую плотность. Семейство логики NMOS также обеспечивает высокую скорость из-за высокой мобильности носителей заряда в N-канальных устройствах.

Таким образом, большинство микропроцессоров и устройств MOS используют логику NMOS, в противном случае некоторые структурные изменения, такие как DMOS, HMOS, VMOS и DMOS, уменьшают задержку распространения.

NMOS - это не что иное, как металлооксидный полупроводник с отрицательным каналом, он произносится как en-moss. Это тип полупроводника, который заряжается отрицательно. Так что транзисторы включаются / выключаются движением электронов. Напротив, MOS-PMOS с положительным каналом работает путем перемещения электронных вакансий. NMOS быстрее, чем PMOS.

Металлооксидный полупроводник с отрицательным каналом

Проектирование NMOS может быть выполнено с помощью двух подложек, таких как n-тип, а также p-тип. В этом транзисторе большинство носителей заряда - электроны. Мы знаем, что комбинация PMPS и NMOS называется технологией CMOS. Эта технология в основном использует меньше энергии для работы с аналогичной мощностью и обеспечивает низкий уровень шума на протяжении всей своей работы.

Как только напряжение подается на вывод затвора, носители заряда, такие как отверстия в теле, отодвигаются от вывода затвора. Это позволяет сконфигурировать канал n-типа между двумя выводами, такими как исток и сток, и протекание тока может проводиться с использованием электронов от двух выводов от истока до стока с использованием индуцированного канала n-типа.

Транзистор NMOS очень прост в конструкции и изготовлении. Схемы, использующие логические вентили NMOS, потребляют статическую мощность, когда схема неактивна. Поскольку постоянный ток подается через логический вентиль, когда на выходе низкий уровень.

Инвертор NMOS

Схема инвертора выдает напряжение, представляющее логический уровень, противоположный его i / p. Ниже показана схема инвертора NMOS, построенная с использованием одного транзистора NMOS, соединенного с транзистором.

Инвертор NMOS

Разница между NMOS и CMOS

Разница между NMOS и CMOS обсуждается в табличной форме.

Почему технология CMOS предпочтительнее технологии NMOS

CMOS означает дополнительный металл-оксид-полупроводник. С другой стороны, NMOS - это металлооксидный полупроводниковый MOS или MOSFET (металл-оксид-полупроводник. полевой транзистор ). Это два логических семейства, где CMOS использует как PMOS, так и MOS транзисторы для проектирования, а NMOS использует только полевые транзисторы для проектирования. CMOS выбирается вместо NMOS для дизайн встроенной системы . Потому что CMOS передает как логику o, так и 1, тогда как NMOS передает только логику 1, которая является VDD. O / P после прохождения через один, ворота NMOS будет VDD-Vt. Поэтому предпочтение отдается CMOS-технологии.

В логических вентилях КМОП набор полевых МОП-транзисторов n-типа размещается в нисходящей сети между шиной низковольтного источника питания и выходом. Вместо нагрузочного резистора логических вентилей NMOS логические вентили CMOS имеют набор полевых МОП-транзисторов P-типа в подтягивающей сети между шиной высокого напряжения и выходом. Следовательно, если затворы обоих транзисторов подключены к одному и тому же входу, МОП-транзистор p-типа будет включен, когда МОП-транзистор n-типа выключен, и наоборот.

И CMOS, и NMOS вдохновлены развитием цифровых технологий, которые используются для создания интегральных схем. И CMOS, и NMOS используются во многих цифровые логические схемы и функции, статическая RAM и микропроцессоры. Они используются в качестве преобразователей данных и датчиков изображения для аналоговых схем, а также используются в рецепторах Trans-рецепторов для многих режимов телефонной связи. Хотя и CMOS, и NMOS выполняют ту же функцию, что и транзисторы, как для аналоговых, так и для цифровых схем, многие люди по-прежнему предпочитают технологию CMOS последней из-за ее многочисленных преимуществ.

По сравнению с NMOS технология CMOS является лучшим по качеству. В частности, когда речь идет о таких характеристиках, как низкое статическое потребление энергии и устойчивость к шуму, технология CMOS экономит энергию и не выделяет тепло. Несмотря на то, что это дорого, многие люди предпочитают технологию CMOS из-за ее сложного состава, что затрудняет создание на черном рынке технологии, используемой в CMOS.

В CMOS технология и технология NMOS вместе с инверторами, различия кратко обсуждаются в этой статье. Поэтому технология CMOS лучше всего подходит для проектирования встраиваемых систем. Чтобы лучше понять эту технологию, отправляйте свои запросы в комментариях ниже.