Forskjellen mellom CMOS og NMOS-teknologi

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Den mest populære MOSFET-teknologi (halvlederteknologi) tilgjengelig i dag er CMOS-teknologi eller komplementær MOS-teknologi. CMOS-teknologi er den ledende halvlederteknologien for ASIC-er, minner, mikroprosessorer. Hovedfordelen med CMOS-teknologi fremfor BIPOLAR- og NMOS-teknologi er strømavledningen - når kretsen byttes, forsvinner bare strømmen. Dette gjør det mulig å montere mange CMOS-porter på en integrert krets enn i bipolar og NMOS-teknologi. Denne artikkelen diskuterer forskjellen mellom CMOS og NMOS-teknologi.

Introduksjon til IC-teknologi

Silisium IC-teknologi kan klassifiseres i typer: Bipolar, en metalloksyd halvleder og BiCMOS.




IC-teknologi

IC-teknologi

Strukturen til bipolare transistorer har PNP eller NPN. I disse typer transistorer , den lille mengden strøm i det tykkere underlaget styrer store strømmer mellom emitteren og samleren. Basestrømmer begrenser integrasjonstettheten til de bipolare enhetene.



En metalloksyd-halvleder klassifiseres videre i forskjellige teknologier under PMOS, NMOS og CMOS. Disse enhetene inkluderer en halvleder, oksid og en metallport. For tiden er Polysilicon oftere brukt som port. Når spenningen påføres porten, styrer den strømmen mellom kilden og avløpet. Siden de bruker mindre strøm og MOS tillater høyere integrasjon.

BiCMOS-teknologi benytter både CMOS og bipolare transistorer, disse er integrert på samme halvlederbrikke. CMOS-teknologi tilbyr høy I / P- og lav O / P-impedans, høy pakkingstetthet, symmetriske støymarginer og lav effektavledning. BiCMOS-teknologi har gjort det mulig å kombinere bipolare enheter og CMOS-transistorer i en enkelt prosess til en rimelig pris for å oppnå integrering av MOS-logikk med høy tetthet

Forskjellen mellom CMOS og NMOS-teknologi

Forskjellen mellom CMOS-teknologi og NMOS-teknologi kan lett skilles fra deres arbeidsprinsipper, fordeler og ulemper som diskutert.


CMOS-teknologi

Komplementær metalloksyd-halvleder (CMOS-teknologi) brukes til å konstruere IC-er, og denne teknologien brukes i digitale logikkretser, mikroprosessorer, mikrokontrollere og statisk RAM. CMOS-teknologi brukes også i flere analoge kretser som datakonvertere, bildesensorer og i høyt integrerte transceivere. Hovedtrekkene i CMOS-teknologi er lavt statisk strømforbruk og høy støyimmunitet.

Utfyllende metalloksyd halvleder

Utfyllende metalloksyd halvleder

CMOS (komplementær metalloksyd-halvleder) er en batteridrevet innebygd halvlederbrikke som brukes til å lagre dataene i datamaskiner. Disse dataene spenner fra tidspunktet for systemtid og dato til maskinvareinnstillinger for et system for datamaskinen din. Det beste eksemplet på denne CMOS er et myntcellebatteri som brukes til å drive minnet til CMOS.

Når et par transistorer er i AV-tilstand, trekker kombinasjonen av serier kun betydelig strøm når du bytter mellom PÅ og AV-tilstand. Så, MOS-enheter genererer ikke så mye spillvarme som andre former for logikk. For eksempel TTL ( Transistor-Transistor Logic ) eller MOS-logikk, som normalt har en stående strøm selv når den ikke skifter tilstand. Dette tillater en høy tetthet av logiske funksjoner på en brikke. Av denne grunn er denne teknologien mest brukt og implementert i VLSI-brikker.

Levetiden til CMOS-batteri

Den typiske levetiden til et CMOS-batteri er omtrent 10 år. Men dette kan endres basert på bruk og miljø uansett hvor datamaskinen eksisterer. Hvis CMOS-batteriet skades, kan ikke datamaskinen opprettholde den eksakte tiden ellers dato når datamaskinen er slått av. For eksempel, når datamaskinen er slått PÅ, kan dato og klokkeslett bli lagt merke til som satt til 12:00 PM og 1. januar 1990. Så denne feilen spesifiserer hovedsakelig at CMOS-batteriet mislyktes.

CMOS-omformer

For enhver IC-teknologi i utformingen av digitale kretser er det grunnleggende elementet logikkomformeren. Når driften av en inverterkrets er nøye forstått, kan resultatene utvides til utformingen av logiske porter og komplekse kretser.

CMOS-omformere er de mest brukte MOSFET-omformerne, som brukes i chipdesign. Disse omformerne kan operere med høy hastighet og med mindre strømtap. CMOS-omformeren har også gode logiske bufferegenskaper. Den korte beskrivelsen av omformerne gir en grunnleggende forståelse av omformerens funksjon. MOSFET-tilstander ved forskjellige i / p-spenninger og strømtap på grunn av elektrisk strøm.

CMOS-omformer

CMOS-omformer

En CMOS-omformer har en PMOS og en NMOS-transistor som er koblet til ved port- og avløpsterminalene, en spenningsforsyning VDD ved PMOS-kildeterminalen, og en GND koblet til NMOS-kildeterminalen, hvor Vin er koblet til portterminalene og Vout er koblet til avløpsterminalene.

Det er viktig å legge merke til at CMOS ikke har noen motstander, noe som gjør den mer energieffektiv enn en vanlig motstand-MOSFET-inverter. Siden spenningen ved inngangen til CMOS-enheten varierer mellom 0 og 5 volt, varierer tilstanden til NMOS og PMOS tilsvarende. Hvis vi modellerer hver transistor som en enkel bryter aktivert av Vin, kan omformerens operasjoner sees veldig enkelt.

CMOS Fordeler

CMOS-transistorer bruker elektrisk kraft effektivt.

  • Disse enhetene brukes i en rekke applikasjoner med analoge kretser som bildesensorer, datakonvertere osv. Fordelene med CMOS-teknologi fremfor NMOS er som følger.
  • Svært lavt statisk strømforbruk
  • Reduser kompleksiteten i kretsen
  • Den høye tettheten av logikk fungerer på en brikke
  • Lavt statisk strømforbruk
  • Høy støyimmunitet
  • Når CMOS-transistorer endres fra en tilstand til en annen, bruker de elektrisk strøm.
  • I tillegg begrenser de gratis halvledere o / p-spenningen ved å arbeide gjensidig. Resultatet er et design med lav effekt som gir mindre varme.
  • På grunn av denne grunnen har disse transistorene endret andre tidligere design som CCD-er i kamerasensorer, så vel som brukt i de fleste nåværende prosessorer.

CMOS-applikasjoner

CMOS er en slags brikke, drevet av et batteri som brukes til å lagre konfigurasjonen av harddisken samt andre data.

Vanligvis gir CMOS-brikker RTC (sanntidsklokke) så vel som CMOS-minne i en mikrokontroller, så vel som en mikroprosessor.

NMOS-teknologi

NMOS-logikk bruker MOSFET-er av n-type for å operere gjennom å lage et inversjonslag i en p-type transistor. Dette laget er kjent som n-kanalsjiktet som leder elektroner blant n-typen som kilde- og avløpsterminaler. Denne kanalen kan opprettes ved å legge spenning mot den tredje terminalen, nemlig portterminalen. I likhet med andre metalloksyd-halvlederfelteffekt-transistorer, inkluderer nMOS-transistorer forskjellige driftsmodi som avskjæring, triode, metning og hastighetsmetning.

Logikkfamilien til NMOS benytter N-kanal MOSFETS. NMOS-enheter (N-kanal MOS) trenger en mindre chipregion for hver transistor sammenlignet med P-kanal-enheter, der NMOS gir en høyere tetthet. NMOS-logikkfamilien gir også høy hastighet på grunn av den høye mobiliteten til ladebærerne i N-kanal-enheter.

Så de fleste mikroprosessorer og MOS-enheter bruker NMOS-logikk, ellers er det noen strukturelle variasjoner som DMOS, HMOS, VMOS og DMOS for å redusere forplantningsforsinkelsen.

NMOS er ikke noe annet enn en negativ kanal metalloksyd halvleder, det blir uttalt som en-moss. Det er en type halvleder som lades negativt. Slik at transistorer slås PÅ / AV ved bevegelse av elektroner. I motsetning til dette fungerer Positiv kanal MOS -PMOS ved å flytte elektronledige stillinger. NMOS er raskere enn PMOS.

Negative Channel Metal Oxide Semiconductor

Negative Channel Metal Oxide Semiconductor

Designet av NMOS kan gjøres gjennom to underlag som n-type så vel som p-type. I denne transistoren er de fleste ladningsbærere elektroner. Vi vet at kombinasjonen av PMPS og NMOS kalles CMOS-teknologi. Denne teknologien bruker hovedsakelig mindre energi til å drive med en lignende effekt og genererer lite støy gjennom hele driften.

Når en spenning er gitt til portterminalen, blir ladebærerne som hull i kroppen motivert vekk fra portterminalen. Dette gjør det mulig å konfigurere en n-type kanal mellom de to terminalene som kilde og avløp og strømmen kan ledes ved hjelp av elektroner fra de to terminalene fra kilde til avløp ved bruk av en indusert n-type kanal.

NMOS transistor er veldig enkel å designe så vel som å produsere. Kretsene som bruker NMOS-logiske porter, bruker statisk kraft når kretsen er inaktiv. Når likestrøm forsynes gjennom hele logikkporten når utgangen er lav.

NMOS inverter

En omformerkrets o / ps en spenning som representerer det motsatte logikknivået til i / p. NMOS inverterdiagrammet er vist nedenfor, som er konstruert ved hjelp av en enkelt NMOS-transistor koblet med en transistor.

NMOS inverter

NMOS inverter

Forskjellen mellom NMOS og CMOS

Forskjellen mellom NMOS og CMOS er diskutert i tabellform.

CMOS

NMOS

CMOS står for komplementær metalloksyd-halvlederNMOS står for N-type metalloksyd halvleder
Denne teknologien brukes til å lage IC-er som brukes i forskjellige applikasjoner som batterier, elektroniske komponenter, bildesensorer, digitale kameraer.NMOS-teknologi brukes til å lage logiske porter så vel som digitale kretser
CMOS benytter symmetriske så vel som komplementære par MOSFETs som p-type og n-type MOSFETs for drift av logiske funksjonerDriften av NMOS-transistoren kan gjøres ved å lage et inversjonslag i en p-type transistorlegeme
Driftsmåtene til CMOS er akkumulering som utarmning og inversjonNMOS har fire operasjonsmåter som simulerer andre typer MOSFET-er som en cut-off, triode, metning og hastighetsmetning.
CMOS-egenskapene er lavt statisk strømforbruk samt høy støyimmunitet og.NMOS-transistoregenskapene er at når spenningen øker på toppelektroden, vil elektronens tiltrekning være der mot overflaten. Ved et spesifikt spenningsområde, som vi snart vil beskrive som terskelspenningen, hvor tettheten av elektron på utsiden vil overstige tettheten av hull.
CMOS brukes i digitale logikkretser, mikroprosessorer, SRAM (statisk RAM) og mikrokontrollereNMOS brukes til å implementere digitale kretser så vel som logiske porter.
CMOS-logikknivået er 0 / 5VNMOS-logikknivået avhenger hovedsakelig av beta-forhold samt dårlige støymarginer
Overføringstiden til CMOS er tJeg= tfOverføringstiden til CMOS er tJeg> tf
Oppsett av CMOS er mer vanligOppsettet til NMOS er uregelmessig
Last- eller stasjonsforholdet til CMOS er 1: 1/2: 1Last- eller stasjonsforholdet til NMOS er 4: 1
Pakkingstettheten er mindre, 2N-enhet for N-inngangerPakkingstettheten er tettere, N + 1-enhet for N-innganger
Strømforsyningen kan endres fra 1,5 til 15V VIH / VIL, en fast brøkdel av VDDStrømforsyningen er fast basert på VDD
Overføringsporten til CMOS vil passere begge logikkene godtBare pass '0', vel pass '1' vil ha VTmiste
Forladingsskjema for CMOS er, for både n & p er tilgjengelig for forhåndsladningsbussen til VDD/ VSSBare ladninger fra VDDtil VTunntatt bruk bootstrapping
Kraftspredning er null i standbyNår utgangen er '0' i NMOS, forsvinner strømmen

Hvorfor CMOS-teknologi foretrekkes fremfor NMOS-teknologi

CMOS står for Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. På den annen side er NMOS en metalloksyd halvleder MOS eller MOSFET (metall-oksid-halvleder felt-effekt transistor ). Dette er to logiske familier, der CMOS bruker både PMOS- og MOS-transistorer for design, og NMOS bruker bare FET-er for design. CMOS velges over NMOS for innebygd systemdesign . Fordi CMOS formerer både logikk o og 1, mens NMOS bare formerer logikk 1 som er VDD. O / P etter å ha passert gjennom en, ville NMOS-porten være VDD-Vt. Derfor foretrekkes CMOS-teknologi.

I CMOS-logiske porter er et sett med MOSFET-er av n-type plassert i et nedtrekksnettverk mellom lavspenningsforsyningsskinnen og utgangen. I stedet for lastmotstanden til NMOS logiske porter, har CMOS logiske porter en samling av P-type MOSFETer i et opptrekkingsnettverk mellom høyspenningsskinnen og utgangen. Derfor, hvis begge transistorer har portene koblet til samme inngang, vil p-typen MOSFET være på når n-typen MOSFET er av, og omvendt.

CMOS og NMOS begge inspirert av veksten i digital teknologi, som brukes til å konstruere de integrerte kretsene. Både CMOS og NMOS brukes i mange digitale logikkretser og funksjoner, statisk RAM og mikroprosessorer. Disse brukes som datakonvertere og bildesensorer for analoge kretser og brukes også i trans-reseptorer for mange moduser for telefonkommunikasjon. Mens både CMOS og NMOS har samme funksjon som transistorer for både analoge og digitale kretser, men mange velger fortsatt CMOS-teknologien fremfor sistnevnte for sine mange fordeler.

Sammenlignet med NMOS har CMOS-teknologien topp kvalitet. Spesielt når det gjelder funksjonene som lavstatisk strømutnyttelse og støymotstand, sparer CMOS-teknologi energi og produserer ikke varme. Selv om det er kostbart, foretrekker mange CMOS-teknologi på grunn av den komplekse sammensetningen, noe som gjør det vanskelig for det svarte markedet å produsere teknologien som brukes av CMOS.

De CMOS-teknologi og NMOS-teknologi sammen med omformerne, diskuteres kortfattet i denne artikkelen. Derfor er CMOS-teknologi best for innebygd systemdesign. For bedre forståelse av denne teknologien, vennligst legg inn spørsmålene dine som kommentarene nedenfor.