Burada birçok konu okudum. Bazıları “CMOS özelliklerine sahip olmayı” tercih ettiğimi söylerim, vb. Bazı veri sayfalarında da (AVR gibi) CMOS özelliklerine sahip olduğunu söylerler, vb… Bir zamanlar “CMOS uyumlu” kelimesini hatırlıyorum.
Peki neden "CMOS özelliklerine" sahip olmak insanları gururlandırıyor?
Yanıtlar:
CMOS (tamamlayıcı metal oksit yarı iletken) mantığı, istenen sayıda özelliğe sahiptir:
IC'nin kapıların nasıl inşa edildiğine işaret eder. CMOS, mantığı oluşturmak için hem PMOS hem de NMOS (yani tamamlayıcı) kullanan Tamamlayıcı MOS (metal oksit yarı iletken) anlamına gelir.
CMOS hızlı, büyük bir yelpazeye sahip ve diğer teknolojilere göre daha az güç kullanıyor.
Diğer aileler TTL (transistör-transistör mantığı, hala kullanılan NPN / PNP), ECL (emitör eşlemeli mantık - hızlı ancak çok fazla güç tüketir - hala çeşitli formlarda kullanılır) DTL (diyot transistör mantığı - eski) ve RTL'dir (direnç transistörü mantık (eski)
Mantık 1 ve 0 için gereken voltaj seviyelerini tanımlamak için sık sık "CMOS uyumlu" veya "TTL uyumlu" kullanılır.
Oli ve Olin, CMOS'un gücünü açıkladılar, ancak bir adım geriye gideyim.
TL: DR: Tamamlayıcı mantık, raydan-raya çıkış gerilim salınımına izin verir ve MOSFET transistörler, çok yararlı özelliklere sahip (BJT'ye kıyasla) çok ölçeklenebilir bir teknolojidir (milyarlarca transistör elde edilebilir).
Tamamlayıcı geçitlere duyulan ihtiyaç, en basit geçit konseptinin sökme ve sökme fikrine dayanması; bu, çıkıntıyı yukarı çeken ('1') çeken bir aygıtın (transistör veya bir dizi transistör) olduğu ve aşağı çekmek için ('0') başka bir aygıt olduğu anlamına gelir.
Öyleyse tamamlayıcı (CMOS'ta 'C') çünkü zıt şekilde davranan ve dolayısıyla tamamlayıcı olan iki cihaz kullanıyorsunuz. Daha sonra, mantık ters çevirir, çünkü nMOS (aşağıya çekilir), açmak için yüksek giriş voltajı ('1') gerektirir ve pMOS düşük voltaj gerektirir ('0').
Ve bazı ek bilgiler: Olin'in dediği gibi, MOSFET teknolojisinin yayılmasının temel nedeni, düzlemsel bir cihaz olmasıdır, yani yarı iletken yüzeyinde yapılmaya uygun olan anlamına gelir.
Bunun nedeni, resimde görebileceğiniz gibi, bir MOSFET (bu bir n-kanaldır, aynı alt-tabakadaki p-kanalı gerektirir) temel olarak iki n + bölgesini doping yapmaktan ibarettir; kapı ve kontakların yerleştirilmesi (çok basitleştirilmiş).
Günümüzde BJT transistörleri de bir yüzeyde "kazınmış" anlamına gelen MOS benzeri teknolojide üretilir, ancak temel olarak farklı katkılı üç kat yarı iletkenden oluşurlar, bu nedenle temel olarak ayrık teknoloji için kullanılırlar. Aslında, şimdi inşa edilme şekilleri bu üç katmanı silikonda farklı derinliklerde yaratıyor ve (sadece bir fikir vermek için), son teknolojide MOS transistörleri olabilirken <20 nm teknolojisinde yerleşik olarak (bu değeri düzenli olarak güncelleyin), yaklaşık olarak sıralanabilecek genel bir alana sahip 100 nm²'den daha az bir . (sağdaki resim)
Böylece, diğer özelliklere ek olarak MOSFET transistörünün Çok Büyük Ölçekli Entegrasyon veya VLSI elde etmek için çok daha uygun olduğunu (günümüz teknolojisinde) görebilirsiniz.
Her neyse, bipolar transistör, daha iyi doğrusallık özellikleri için analog elektroniklerde hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, BJT, aynı teknolojiyle (transistör boyutları olarak) inşa edilmiş bir MOSFET'ten daha hızlıdır.
CMOS'un MOS'a eşdeğer olmadığını unutmayın: C, 'Tamamlayıcı' için olduğundan, MOS geçitleri için özel (yaygın olarak kullanılsa bile) bir yapılandırmadır, yüksek hızlı devreler ise genellikle giriş kapasitansını temelde düşürmeyi amaçlayan dinamik bir mantık kullanır kapıları. Aslında, teknolojiyi sınıra zorlamaya çalışmak, girişte iki kapı kapasitansına (CMOS'un sahip olduğu) sahip olmak performans kaybına neden olur. Önceki aşamada iletilen akımı arttırmanın yeterli olduğunu söyleyebilirsiniz, ancak bir örnek vermek gerekirse, 2x şarj hızı 2x şarj akımı gerektirir, bu da 2x kanal genişliği ile elde edilen 2x iletkenlik anlamına gelir ve - sürpriz - giriş kapasitansı.
Geçiş transistörü mantığı gibi diğer topolojiler belirli kapıların yapısını basitleştirebilir ve bazen daha yüksek hızlara ulaşabilir.
Konuyu değiştirmek, mikrodenetleyiciler ve arayüzler hakkında konuşurken, CMOS geçitlerinin yüksek giriş empedansının Giriş / Çıkış pinlerinin asla kayan bırakılmadığından emin olmak için çok önemli kıldığını unutmamak önemlidir (eğer bunlar korunursa, bu dahili olarak sağlanır). Kapı dış gürültüye maruz kalabilir ve öngörülemeyen değerler alabilir (olası kilitlenme ve hasarlarla). Bu nedenle, bir cihazın CMOS özelliklerine sahip olduğunu belirtmek de size bu konuda tavsiyede bulunmalıdır.
CMOS'tan önce veya CMOS'in rekabet edebilecek kadar hızlı olmasından önceki alternatifleri biliyorsanız, bunun mükemmel bir teknoloji olduğunu anlarsınız.
Alternatifler TTL, LS-TTL, P- veya NMOS idi.
CMOS teknolojisinin düşük güç tüketimi olmadan, mevcut mikroişlemcilerin hiçbiri pratikte kullanılabilir durumda bile değildi.
Bugünün CMOS mikroişlemcileri, bir pişirme plakasınınkine benzer bir güç yoğunluğuna (yonga alanı başına güç dağılımı) sahiptir. Alternatif teknolojilerin güç yoğunluğunun 100 veya 1000 kat daha yüksek olacağını hayal edin.
Sadece başkalarının daha önce cevapladıklarını eklemek için, bir yonga üreticisinin kendi parçalarının reklamını yapmasının sebeplerinden biri, CMOS uyumlu veya fiili CMOS çıktılarının olması, çipini diğer tüm CMOS ve CMOS ile birlikte kullanabileceğiniz anlamına gelir. uyumlu fişler
Örneğin, CMOS I / O pinlerine sahip bir mikrodenetleyici veya FPGA'nız varsa, bunu CMOS yapıştırıcı mantık yongaları veya bir CMOS EEPROM veya bir CMOS ADC ile kullanabilirsiniz. Tüm bu parçaların standartlaştırılmış bir arayüze sahip olması, (çoğunlukla) hepsini birbirine bağlayabileceğinizi bildiğiniz anlamına gelir ve çalışırlar.
CMOS, entegre devreler yaratacak bir teknolojiyi ifade eder (bu yüzden dirençler gibi pasif cihazlara uygulanmaz). TTL ve NMOS gibi başka teknolojiler de var .
CMOS'un büyük bir avantajı, diğer teknolojilerden daha az güç kullanmasıdır . CMOS tasarımları neredeyse sıfır statik güç tüketimine sahiptir. Yalnızca geçişler sırasında CMOS ihmal edilemez bir miktarda güç kullanır, ancak o zaman bile CMOS hızlı bir şekilde pikosaniye düzenine girdiğinde hala çok küçük en hızlı pratik tasarımlar için için . (Mikrodenetleyicilerin yüksek saat frekanslarında daha fazla güç tüketmesinin nedeni budur, çünkü yüksek frekanslar daha sık geçişler anlamına gelir.)
Bütün bunlar daha az atık ısı ve daha yoğun entegre devreler (yani aynı fonksiyon için daha küçük IC ayak izleri) anlamına gelir. Cihazınız çoğu zaman bataryalarla çalışıyorsa veya mümkün olduğu kadar küçük olmalıdır (örneğin akıllı telefonlar), bu büyük bir kazançtır.
Temel olarak, İKİ tip 1) tek kutuplu mantık familyası 2) bipol mantık familyası olarak sınıflandırılmış mantık familyaları olarak sınıflandırılmıştır. Bu ailenin IC'leri MOSFET gibi tek kutuplu cihaz kullanılarak yapılmıştır.