Разлика между CMOS и NMOS технологията

Разлика между CMOS и NMOS технологията

Най популярен MOSFET технология (полупроводникова технология), налична днес, е CMOS технологията или допълващата MOS технология. CMOS технологията е водещата полупроводникова технология за ASIC, памет, микропроцесори. Основното предимство на CMOS технологията пред BIPOLAR и NMOS технологията е разсейването на мощността - когато веригата е превключена, тогава мощността се разсейва. Това позволява монтирането на много CMOS порта на интегрална схема, отколкото в биполярната и NMOS технологията. Тази статия разглежда разликата между CMOS и NMOS технологията.



Въведение в IC технологията

Силиций IC технология могат да бъдат класифицирани в типове: биполярни, метален оксиден полупроводник и BiCMOS.


IC технология

IC технология





Структурата на биполярните транзистори има PNP или NPN. В тези видове транзистори , малкото количество ток в по-дебелия основен слой контролира големи токове между излъчвателя и колектора. Базовите токове ограничават плътността на интеграция на биполярните устройства.

Полупроводникът метал-оксид е допълнително класифициран в различни технологии под PMOS, NMOS и CMOS. Тези устройства включват полупроводник, оксид и метална врата. В момента Polysilicon се използва по-често като порта. Когато напрежението е приложено към портата, тогава той контролира тока между източника и източване. Тъй като консумират по-малко енергия и MOS позволява по-висока интеграция.



Технология BiCMOS използва както CMOS, така и биполярни транзистори, които са интегрирани в един и същ полупроводников чип. CMOS технологията предлага висок I / P и нисък O / P импеданс, висока плътност на опаковане, симетрични граници на шума и ниско разсейване на мощността. Технологията BiCMOS направи възможно комбинирането на биполярни устройства и CMOS транзистори в един процес на разумни разходи, за да се постигне интеграцията с висока плътност на MOS логиката

Разликата между CMOS и NMOS технологията

Разликата между CMOS технологията и NMOS технологията може лесно да бъде разграничена с техните принципи на работа, предимства и недостатъци, както е обсъдено.


CMOS технология

Допълнителен метален оксид-полупроводник (CMOS технология) се използва за изграждане на интегрални схеми и тази технология се използва в цифрови логически схеми, микропроцесори, микроконтролери и статична RAM. CMOS технологията се използва и в няколко аналогови схеми като преобразуватели на данни, сензори за изображения и в силно интегрирани приемо-предаватели. Основните характеристики на CMOS технологията са ниска консумация на статична мощност и висока устойчивост на шум.

Допълнителен полупроводник от метален окис

Допълнителен полупроводник от метален окис

CMOS (допълнителен метален оксид-полупроводник) е вграден в батерията полупроводников чип, използван за съхраняване на данните в компютрите. Тези данни варират от времето и датата на системата до хардуерните настройки на системата за вашия компютър. Най-добрият пример за този CMOS е клетъчна батерия с монети, използвана за захранване на паметта на CMOS.

Когато няколко транзистора са в състояние ИЗКЛ., Комбинацията от серия изразходва значителна мощност само по време на превключване между състояния ON и OFF. Така че MOS устройствата не генерират толкова много отпадъчна топлина, колкото другите форми на логика. Например TTL ( Транзисторно-транзисторна логика ) или MOS логика, които обикновено имат някакъв постоянен ток, дори когато не променят състоянието си. Това позволява висока плътност на логическите функции на чипа. Поради тази причина тази технология е най-широко използвана и е внедрена във VLSI чипове.

Животът на CMOS батерията

Типичният живот на CMOS батерията е приблизително 10 години. Но това може да се промени в зависимост от употребата, както и от средата, където и да съществува компютърът. Ако CMOS батерията се повреди, компютърът не може да поддържа точния час в противен случай, след като компютърът е изключен. Например, след като компютърът е ВКЛЮЧЕН, датата и часът могат да бъдат забелязани като настроени на 12:00 ч. И 1 януари 1990 г. Така че тази грешка главно посочва, че батерията на CMOS е била неуспешна.

CMOS инвертор

За всяка IC технология при проектирането на цифрови схеми основният елемент е логическият инвертор. След като работата на инверторната схема е внимателно разбрана, резултатите могат да бъдат разширени до проектирането на логическите портали и сложните вериги.

CMOS инверторите са най-широко използваните MOSFET инвертори, които се използват при проектирането на чипове. Тези инвертори могат да работят с висока скорост и с по-малко загуба на мощност. Също така, CMOS инверторът има добри характеристики на логически буфер. Краткото описание на инверторите дава основно разбиране за работата на инвертора. MOSFET състоянията при различни i / p напрежения и загуби на мощност поради електрически ток.

CMOS инвертор

CMOS инвертор

CMOS инверторът има PMOS и NMOS транзистор, който е свързан към терминалите на портата и дренажа, VDD за захранване с напрежение на терминала на източника PMOS и GND, свързан към терминала на източника NMOS, където Vin е свързан към терминалите на порта и Vout е свързан към клемите за източване.

Важно е да се отбележи, че CMOS няма никакви резистори, което го прави по-енергийно ефективен от обикновения инвертор MOSFET с резистор. Тъй като напрежението на входа на CMOS устройството варира между 0 и 5 волта, състоянието на NMOS и PMOS варира съответно. Ако моделираме всеки транзистор като обикновен превключвател, активиран от Vin, работата на инвертора може да се види много лесно.

Предимства на CMOS

CMOS транзисторите използват ефективно електрическа енергия.

  • Тези устройства се използват в редица приложения с аналогови схеми като сензори за изображения, преобразуватели на данни и др. Предимствата на CMOS технологията пред NMOS са както следва.
  • Много ниска статична консумация на енергия
  • Намалете сложността на веригата
  • Високата плътност на логическите функции на чипа
  • Ниска статична консумация на енергия
  • Висока устойчивост на шум
  • Когато CMOS транзисторите се променят от едно състояние в друго, те използват електрически ток.
  • В допълнение, безплатните полупроводници ограничават напрежението o / p, като работят взаимно. Резултатът е дизайн с ниска мощност, който осигурява по-малко топлина.
  • Поради тази причина тези транзистори са променили други по-ранни конструкции като CCD в сензорите на камерата, както и използвани в повечето актуални процесори.

CMOS приложения

CMOS е един вид чип, захранван от батерия, използвана за съхраняване на конфигурацията на твърдия диск, както и други данни.

Обикновено CMOS чиповете осигуряват RTC (часовник в реално време), както и CMOS памет в микроконтролера, както и в микропроцесор.

NMOS технология

NMOS логиката използва n-тип MOSFET, за да работи чрез създаване на инверсионен слой в p-тип транзистор. Този слой е известен като n-канален слой, който провежда електрони между n-тип като източници и изтичащи терминали. Този канал може да бъде създаден чрез подаване на напрежение към 3-тия терминал, а именно терминала на портата. Подобно на други транзистори с полеви ефект от метален оксид, nMOS транзисторите включват различни режими на работа като прекъсване, триод, насищане и насищане на скоростта.

Логическото семейство на NMOS използва N-канални MOSFETS. NMOS устройствата (N-канален MOS) се нуждаят от по-малка зона на чипа за всеки транзистор в сравнение с P-канални устройства, където NMOS дава по-висока плътност. Логическото семейство NMOS дава висока скорост също поради голямата мобилност на носителите на заряд в N-каналните устройства.

И така, повечето микропроцесори и MOS устройства използват NMOS логика, иначе някои структурни вариации като DMOS, HMOS, VMOS и DMOS, за да намалят забавянето на разпространението.

NMOS не е нищо друго освен полупроводник с метален оксид с отрицателен канал, той се произнася като en-мъх. Това е вид полупроводник, който се зарежда отрицателно. Така че транзисторите се включват / изключват от движението на електроните. За разлика от тях, положителният канал MOS -PMOS работи чрез преместване на електронни вакантни места. NMOS е по-бърз от PMOS.

Полупроводник с метален оксид с отрицателен канал

Полупроводник с метален оксид с отрицателен канал

Проектирането на NMOS може да се извърши чрез два субстрата като n-тип, както и p-тип. В този транзистор по-голямата част от носителите на заряд са електрони. Знаем, че комбинацията от PMPS и NMOS се нарича CMOS технология. Тази технология използва главно по-малко енергия за работа с подобен изход и генерира ниско ниво на шум през цялата си работа.

След като напрежението е дадено на терминала на портата, тогава носителите на заряд като отвори в тялото се мотивират далеч от терминала на портата. Това позволява конфигурирането на n-тип канал между двата терминала като източник & изтичане & потокът на ток може да се проведе с помощта на електрони от двата извода от източника към изтичането, използвайки индуциран n-тип канал.

NMOS транзисторът е много лесен за проектиране, както и за производство. Веригите, използващи логически порти NMOS, консумират статична мощност, след като веригата е неактивна. Тъй като постоянният ток се подава през логическата порта, след като изходът е нисък

NMOS инвертор

Инверторна верига o / ps напрежение, представляващо противоположното логическо ниво на неговия i / p. Диаграмата на NMOS инвертора е показана по-долу, която е изградена с помощта на единичен NMOS транзистор, свързан с транзистор.

NMOS инвертор

NMOS инвертор

Разлика между NMOS и CMOS

Разликата между NMOS и CMOS се обсъжда в таблична форма.

CMOS

NMOS

CMOS означава допълнителен метален оксид-полупроводникNMOS означава N-тип метален оксиден полупроводник
Тази технология се използва за създаване на интегрални схеми, които се използват в различни приложения като батерии, електронни компоненти, сензори за изображения, цифрови фотоапарати.Технологията NMOS се използва за създаване на логически портали, както и цифрови схеми
CMOS използва симетрични, както и допълнителни двойки MOSFET, като p-type & n-type MOSFETs за работа на логически функцииЕксплоатацията на NMOS транзистора може да се извърши, като се направи инверсионен слой в тялото на транзистора от тип p
Режимите на работа на CMOS са натрупване като изчерпване и инверсияNMOS има четири режима на работа, които симулират други видове MOSFET, като прекъсване, триод, насищане и насищане на скоростта.
Характеристиките на CMOS са ниска консумация на статична мощност, както и висока устойчивост на шум и.Характеристиките на транзистора NMOS са, когато напрежението се увеличи на горния електрод, тогава привличането на електрони ще бъде там към повърхността. При определен диапазон на напрежение, който накратко ще опишем като праговото напрежение, където плътността на електрона отвън ще надвишава плътността на дупките.
CMOS се използва в цифрови логически схеми, микропроцесори, SRAM (статична RAM) и микроконтролериNMOS се използва за реализиране на цифрови схеми, както и логически порти.
Нивото на CMOS логика е 0 / 5VЛогическото ниво на NMOS зависи главно от бета съотношението, както и от лошите граници на шума
Времето за предаване на CMOS е tАз= tеВремето за предаване на CMOS е tАз> те
Оформлението на CMOS е по-редовноОформлението на NMOS е неправилно
Съотношението на натоварване или задвижване на CMOS е 1: 1/2: 1Съотношението на натоварване или задвижване на NMOS е 4: 1
Плътността на опаковката е по-малка, 2N устройство за N-входовеПлътността на опаковката е по-плътна, N + 1 устройство за N-входове
Захранването може да се промени от 1,5 до 15V VIH / VIL, фиксирана част от VDDЗахранването е фиксирано въз основа на VDD
Предавателната порта на CMOS ще премине добре и двете логикиСамо пас „0“, добре пас „1“ ще има Vтизпускайте
Схемата за предварително зареждане на CMOS е, тъй като и двете n & p са достъпни за шината за предварително зареждане до VДД/ VSSПросто таксувате от VДДдо Vтосвен използвайте bootstrapping
Разсейването на мощността е нула в режим на готовностВ NMOS, когато изходът е „0“, мощността се разсейва

Защо CMOS технологията е за предпочитане пред NMOS технологията

CMOS означава допълнителен метал-оксид-полупроводник. От друга страна, NMOS е метален оксиден полупроводник MOS или MOSFET (метал-оксид-полупроводник полеви транзистор ). Това са две логически семейства, при които CMOS използва PMOS и MOS транзистори за проектиране, а NMOS използва само полеви транзистори за проектиране. CMOS е избран пред NMOS за дизайн на вградената система . Защото CMOS разпространява както логика o, така и 1, докато NMOS разпространява само логика 1, която е VDD. O / P след преминаване през един, NMOS портата ще бъде VDD-Vt. Следователно CMOS технологията е за предпочитане.

В CMOS логическите порти набор от n-тип MOSFET се позиционира в падаща мрежа между нисковолтовата захранваща шина и изхода. Вместо товарния резистор на логическите порти NMOS, логическите порти CMOS имат колекция от MOSFET-та от тип P в изтегляща мрежа между релсата за високо напрежение и изхода. Следователно, ако и двата транзистора имат портите си свързани към един и същ вход, p-тип MOSFET ще бъде включен, когато n-тип MOSFET е изключен, и обратно.

CMOS и NMOS, вдъхновени от растежа на цифровите технологии, които се използват за изграждане на интегрални схеми. Както CMOS, така и NMOS се използват в много цифрови логически схеми и функции, статична RAM и микропроцесори. Те се използват като преобразуватели на данни и сензори за изображения за аналогови схеми и също се използват в транс-рецепторите за много режими на телефонна комуникация. Въпреки че и CMOS, и NMOS имат същата функция като транзисторите както за аналогови, така и за цифрови схеми, но много хора все още избират CMOS технологията пред последната заради многото й предимства.

В сравнение с NMOS, CMOS технологията е с най-високо качество. По-специално, когато става въпрос за неговите характеристики като ниско статично използване на мощността и устойчивост на шум, CMOS технологията пести енергия и не произвежда топлина. Макар и скъпи, много хора предпочитат CMOS технологията поради сложния й състав, което затруднява черния пазар да произвежда технологията, използвана от CMOS.

The CMOS технология и NMOS технологията, заедно с нейните инвертори, разликите са разгледани накратко в тази статия. Следователно, CMOS технологията е най-подходяща за дизайн на вградена система. За по-добро разбиране на тази технология, моля публикувайте вашите запитвания като вашите коментари по-долу.