Forskel mellem CMOS og NMOS-teknologi

Forskel mellem CMOS og NMOS-teknologi

Den mest populære MOSFET-teknologi (halvlederteknologi), der findes i dag, er CMOS-teknologi eller komplementær MOS-teknologi. CMOS-teknologi er den førende halvlederteknologi til ASIC'er, minder, mikroprocessorer. Den største fordel ved CMOS-teknologi i forhold til BIPOLAR og NMOS-teknologi er strømforsyningen - når kredsløbet skiftes, forsvinder kun strømmen. Dette tillader montering af mange CMOS-porte på et integreret kredsløb end i bipolar og NMOS-teknologi. Denne artikel diskuterer forskellen mellem CMOS og NMOS-teknologi.



Introduktion til IC-teknologi

Silicium IC-teknologi kan klassificeres i typer: Bipolar, en metaloxid halvleder og BiCMOS.


IC-teknologi

IC-teknologi





Strukturen af ​​de bipolære transistorer har PNP eller NPN. I disse typer af transistorer , styrer den lille mængde strøm i det tykkere bundlag store strømme mellem emitteren og samleren. Basisstrømme begrænser integrationen af ​​de bipolære enheder.

En metaloxid-halvleder klassificeres yderligere i forskellige teknologier under PMOS, NMOS og CMOS. Disse enheder inkluderer en halvleder, oxid og en metalport. I øjeblikket er Polysilicon mere almindeligt brugt som en port. Når spændingen tilføres porten, styrer den strømmen mellem kilden og afløbet. Da de bruger mindre strøm, og MOS tillader højere integration.



BiCMOS-teknologi anvender både CMOS og bipolære transistorer, disse er integreret på den samme halvlederchip. CMOS-teknologi tilbyder høj I / P- og lav O / P-impedans, høj pakningstæthed, symmetriske støjmargener og lav effektafledning. BiCMOS-teknologi har gjort det muligt at kombinere bipolære enheder og CMOS-transistorer i en enkelt proces til en rimelig pris for at opnå højdensitetsintegration af MOS-logik

Forskellen mellem CMOS og NMOS-teknologi

Forskellen mellem CMOS-teknologi og NMOS-teknologi kan let differentieres med deres arbejdsprincipper, fordele og ulemper som diskuteret.


CMOS-teknologi

Komplementær metaloxid-halvleder (CMOS-teknologi) bruges til at konstruere IC'er, og denne teknologi bruges i digitale logiske kredsløb, mikroprocessorer, mikrokontroller og statisk RAM. CMOS-teknologi bruges også i flere analoge kredsløb som datakonvertere, billedsensorer og i højt integrerede transceivere. De vigtigste funktioner i CMOS-teknologi er lavt statisk strømforbrug og høj støjimmunitet.

Supplerende metaloxid halvleder

Supplerende metaloxid halvleder

CMOS (komplementær metaloxid-halvleder) er en batteridrevet indbygget halvlederchip, der bruges til at gemme dataene i computere. Disse data spænder fra tidspunktet for systemtid og dato til hardwareindstillinger for et system til din computer. Det bedste eksempel på denne CMOS er et møntcellebatteri, der bruges til at drive hukommelsen til CMOS.

Når et par transistorer er i OFF-tilstand, trækker kombinationen af ​​serier kun betydelig effekt under skift mellem ON & OFF-tilstande. Så MOS-enheder genererer ikke så meget spildvarme som andre former for logik. F.eks. TTL ( Transistor-Transistor Logik ) eller MOS-logik, som normalt har en vis stående strøm, selv når den ikke skifter tilstand. Dette muliggør en høj tæthed af logiske funktioner på en chip. Af denne grund er denne teknologi mest brugt og implementeret i VLSI-chips.

CMOS-batteriets levetid

Den typiske levetid for et CMOS-batteri er cirka 10 år. Men dette kan ændre sig afhængigt af anvendelsen såvel som miljøet, hvor computeren findes. Hvis CMOS-batteriet beskadiges, kan computeren ikke opretholde det nøjagtige tidspunkt ellers dato, når computeren er slukket. For eksempel, når computeren er tændt, kan datoen og klokkeslættet bemærkes som indstillet til 12:00 PM & 1. januar 1990. Så denne fejl angiver hovedsageligt, at CMOS-batteriet mislykkedes.

CMOS inverter

For enhver IC-teknologi til design af digitale kredsløb er det grundlæggende element logikomformeren. Når driften af ​​et inverterkredsløb er nøje forstået, kan resultaterne udvides til design af logiske porte og komplekse kredsløb.

CMOS-invertere er de mest anvendte MOSFET-invertere, der bruges i chipdesign. Disse invertere kan køre med høj hastighed og med mindre strømtab. CMOS-inverteren har også gode logiske bufferegenskaber. Den korte beskrivelse af inverteren giver en grundlæggende forståelse af inverterens funktion. MOSFET-tilstander ved forskellige i / p-spændinger og effekttab på grund af elektrisk strøm.

CMOS inverter

CMOS inverter

En CMOS-inverter har en PMOS og en NMOS-transistor, der er forbundet ved gate- og afløbsterminalerne, en spændingsforsyning VDD ved PMOS-kildeterminalen og en GND tilsluttet ved NMOS-kildeterminalen, hvor Vin er forbundet til gate-terminalerne og Vout er forbundet til afløbsterminalerne.

Det er vigtigt at bemærke, at CMOS ikke har nogen modstande, hvilket gør den mere energieffektiv end en almindelig modstand-MOSFET-inverter. Da spændingen ved indgangen til CMOS-enheden varierer mellem 0 og 5 volt, varierer tilstanden af ​​NMOS og PMOS tilsvarende. Hvis vi modellerer hver transistor som en simpel switch aktiveret af Vin, kan inverterens operationer ses meget let.

CMOS fordele

CMOS-transistorer bruger elektrisk strøm effektivt.

  • Disse enheder bruges i en række applikationer med analoge kredsløb som billedsensorer, datakonvertere osv. Fordelene ved CMOS-teknologi i forhold til NMOS er som følger.
  • Meget lavt statisk strømforbrug
  • Reducer kompleksiteten af ​​kredsløbet
  • Den høje tæthed af logik fungerer på en chip
  • Lavt statisk strømforbrug
  • Høj støjimmunitet
  • Når CMOS-transistorer skifter fra en tilstand til en anden, bruger de elektrisk strøm.
  • Derudover begrænser de gratis halvledere o / p-spændingen ved at arbejde indbyrdes. Resultatet er et design med lav effekt, der giver mindre varme.
  • På grund af denne grund har disse transistorer ændret andre tidligere designs som CCD'er i kamerasensorer såvel som brugt i de fleste nuværende processorer.

CMOS-applikationer

CMOS er en slags chip, der drives af et batteri, der bruges til at gemme konfigurationen af ​​en harddisk samt andre data.

Normalt leverer CMOS-chips RTC (realtidsur) såvel som CMOS-hukommelse i en mikrocontroller såvel som en mikroprocessor.

NMOS-teknologi

NMOS-logik bruger MOSFET'er af n-type til at fungere ved at fremstille et inversionslag i en p-type transistor. Dette lag er kendt som n-kanallaget, der leder elektroner blandt n-typen som kilde- og afløbsterminaler. Denne kanal kan oprettes ved at påføre spænding mod den 3. terminal, nemlig portterminalen. I lighed med andre metaloxid halvleder felt-effekt transistorer inkluderer nMOS transistorer forskellige driftsformer som en cut-off, triode, mætning og hastighedsmætning.

NMOS logikfamilie anvender N-kanal MOSFETS. NMOS-enheder (N-kanal MOS) har brug for en mindre chipregion for hver transistor sammenlignet med P-kanal-enheder, hvor NMOS giver en højere densitet. NMOS-logikfamilien giver også høj hastighed på grund af ladebærernes høje mobilitet inden for N-kanal enheder.

Så de fleste af mikroprocessorer og MOS-enheder bruger NMOS-logik, ellers er nogle strukturelle variationer som DMOS, HMOS, VMOS & DMOS for at reducere udbredelsesforsinkelsen.

NMOS er intet andet end en negativ kanal metaloxid halvleder, det udtales som en-mos. Det er en type halvleder, der oplades negativt. Så transistorer tændes / slukkes ved bevægelse af elektroner. I modsætning hertil fungerer MOS -PMOS med positiv kanal ved at flytte elektronledige stillinger. NMOS er hurtigere end PMOS.

Negativ kanal metaloxid halvleder

Negativ kanal metaloxid halvleder

Designet af NMOS kan udføres gennem to substrater som n-type såvel som p-type. I denne transistor er størstedelen af ​​ladningsbærere elektroner. Vi ved, at kombinationen af ​​PMPS og NMOS kaldes CMOS-teknologi. Denne teknologi bruger primært mindre energi til drift ved et lignende output og genererer lav støj under hele sin drift.

Når en spænding er givet til portterminalen, motiveres ladebærerne som huller i kroppen væk fra portterminalen. Dette muliggør konfiguration af en n-type kanal blandt de to terminaler som kilde og afløb og strømmen af ​​strøm kan ledes ved hjælp af elektroner fra de to terminaler fra kilde til afløb ved hjælp af en induceret n-type kanal.

NMOS transistor er meget let at designe såvel som fremstilling. Kredsløbene, der bruger NMOS-logiske porte, bruger statisk effekt, når kredsløbet er inaktivt. Da jævnstrøm forsyner hele logikporten, når output er lavt.

NMOS inverter

Et inverterkredsløb o / ps en spænding, der repræsenterer det modsatte logiske niveau til dets i / p. NMOS-inverterdiagrammet er vist nedenfor, der er konstrueret ved hjælp af en enkelt NMOS-transistor koblet med en transistor.

NMOS inverter

NMOS inverter

Forskel mellem NMOS og CMOS

Forskellen mellem NMOS og CMOS diskuteres i tabelform.

CMOS

NMOS

CMOS står for komplementær metaloxid-halvlederNMOS står for N-type metaloxid halvleder
Denne teknologi bruges til at fremstille IC'er, der bruges i forskellige applikationer som batterier, elektroniske komponenter, billedsensorer, digitale kameraer.NMOS-teknologi bruges til at fremstille logiske porte såvel som digitale kredsløb
CMOS anvender symmetriske såvel som komplementære par MOSFET'er som p-type og n-type MOSFET'er til drift af logiske funktionerDriften af ​​NMOS-transistor kan udføres ved at fremstille et inversionslag i et transistorlegeme af p-typen
Driftstilstandene for CMOS er akkumulering som udtømning og inversionNMOS har fire driftsformer, der simulerer andre typer MOSFET'er som en cut-off, triode, mætning og hastighedsmætning.
CMOS-egenskaberne er lavt statisk strømforbrug samt høj støjimmunitet og.NMOS-transistoregenskaberne er, når spændingen stiger på den øverste elektrode, så vil elektronernes tiltrækning være der mod overfladen. Ved et specifikt spændingsområde, som vi kort vil beskrive som tærskelspændingen, hvor elektronens tæthed udefra vil overstige huldensiteten.
CMOS bruges i digitale logiske kredsløb, mikroprocessorer, SRAM (statisk RAM) og mikrocontrollereNMOS bruges til at implementere digitale kredsløb såvel som logiske porte.
CMOS-logikniveauet er 0 / 5VNMOS-logikniveauet afhænger hovedsageligt af beta-forhold såvel som dårlige støjmargener
Transmissionstiden for CMOS er tjeg= tfTransmissionstiden for CMOS er tjeg> tf
Layout af CMOS er mere regelmæssigLayoutet af NMOS er uregelmæssigt
Belastnings- eller drevforhold for CMOS er 1: 1/2: 1Belastnings- eller drevforhold for NMOS er 4: 1
Pakningstætheden er mindre, 2N enhed til N-indgangePakningstætheden er tættere, N + 1 enhed til N-indgange
Strømforsyningen kan ændre sig fra 1,5 til 15V VIH / VIL, en fast brøkdel af VDDStrømforsyningen er fast baseret på VDD
Transmissionsport af CMOS vil passere begge logik godtBestå kun '0', og pas '1' har VTdråbe
Foropladningsskema for CMOS er, for begge n & p er tilgængelige for foropladningsbussen til VDD/ VSSSimpelthen opkræves fra VDDtil VTundtagen bruge bootstrapping
Strømforsyning er nul i standbyI NMOS forsvinder strømmen, når output er '0'

Hvorfor CMOS-teknologi foretrækkes frem for NMOS-teknologi

CMOS står for komplementær metaloxid-halvleder. På den anden side er NMOS en metaloxid halvleder MOS eller MOSFET (metaloxid-halvleder felt-effekt transistor ). Dette er to logiske familier, hvor CMOS bruger både PMOS- og MOS-transistorer til design, og NMOS kun bruger FET'er til design. CMOS vælges over NMOS til indlejret systemdesign . Fordi CMOS formerer både logik o og 1, mens NMOS kun formerer logik 1, der er VDD. O / P efter at have passeret gennem en, ville NMOS-porten være VDD-Vt. Derfor foretrækkes CMOS-teknologi.

I CMOS-logiske porte er et sæt af MOSFET'er af n-typen placeret i et pull-down netværk mellem lavspændingsforsyningsskinnen og udgangen. I stedet for belastningsmodstanden for NMOS-logiske porte har CMOS-logiske porte en samling af P-type MOSFET'er i et pull-up-netværk mellem højspændingsskinnen og udgangen. Derfor, hvis begge transistorer har deres porte tilsluttet den samme indgang, vil p-typen MOSFET være tændt, når n-typen MOSFET er slukket, og omvendt.

CMOS og NMOS begge inspireret af væksten i digitale teknologier, der bruges til at konstruere de integrerede kredsløb. Både CMOS og NMOS bruges i mange digitale logiske kredsløb og funktioner, statisk RAM og mikroprocessorer. Disse bruges som datakonvertere og billedsensorer til analoge kredsløb og bruges også i Trans-receptorer til mange former for telefonkommunikation. Mens både CMOS og NMOS har den samme funktion som transistorer til både analoge og digitale kredsløb, men mange vælger stadig CMOS-teknologien frem for sidstnævnte på grund af sine mange fordele.

Sammenlignet med NMOS er CMOS-teknologien i topkvalitet. Især når det kommer til dets funktioner som lavstatisk strømudnyttelse og støjmodstand, sparer CMOS-teknologi energi og producerer ikke varme. Selvom det er dyrt, foretrækker mange mennesker CMOS-teknologi på grund af dens komplekse sammensætning, hvilket gør det svært for det sorte marked at fremstille den teknologi, der bruges af CMOS.

Det CMOS-teknologi og NMOS-teknologi sammen med dens invertere diskuteres forskelle kort i denne artikel. Derfor er CMOS-teknologi bedst til integreret systemdesign. For en bedre forståelse af denne teknologi, bedes du sende dine forespørgsler som dine kommentarer nedenfor.