Verschil tussen CMOS- en NMOS-technologie

Het meest populair MOSFET-technologie (halfgeleidertechnologie) die vandaag beschikbaar is, is de CMOS-technologie of complementaire MOS-technologie. CMOS-technologie is de toonaangevende halfgeleidertechnologie voor ASIC's, geheugens en microprocessors. Het belangrijkste voordeel van CMOS-technologie ten opzichte van BIPOLAR- en NMOS-technologie is de vermogensdissipatie - wanneer het circuit wordt geschakeld, dissipeert alleen het vermogen. Dit maakt het mogelijk om veel CMOS-poorten op een geïntegreerde schakeling te plaatsen dan bij bipolaire en NMOS-technologie. Dit artikel bespreekt het verschil tussen CMOS- en NMOS-technologie.

Inleiding tot IC-technologie

Silicium IC-technologie kunnen worden ingedeeld in typen: bipolair, een metaaloxide-halfgeleider en BiCMOS.

IC-technologie

De structuur van de bipolaire transistors heeft PNP of NPN. In deze soorten transistors regelt de kleine hoeveelheid stroom in de dikkere basislaag grote stromen tussen de zender en de collector. Basisstromen beperken de integratiedichtheid van de bipolaire apparaten.

Een metaaloxide-halfgeleider wordt verder ingedeeld in verschillende technologieën onder PMOS, NMOS en CMOS. Deze apparaten bevatten een halfgeleider, oxide en een metalen poort. Momenteel wordt Polysilicium vaker als poort gebruikt. Wanneer de spanning op de poort wordt toegepast, regelt deze de stroom tussen de source en drain. Omdat ze minder stroom verbruiken en MOS een hogere integratie mogelijk maakt.

BiCMOS-technologie maakt gebruik van zowel CMOS- als bipolaire transistors, deze zijn geïntegreerd op dezelfde halfgeleiderchip. CMOS-technologie biedt een hoge I / P- en lage O / P-impedantie, hoge pakkingsdichtheid, symmetrische ruismarges en een lage vermogensdissipatie. BiCMOS-technologie heeft het mogelijk gemaakt om tegen redelijke kosten bipolaire apparaten en CMOS-transistors in één proces te combineren om de integratie van MOS-logica met hoge dichtheid te bereiken

Het verschil tussen CMOS- en NMOS-technologie

Het verschil tussen CMOS-technologie en NMOS-technologie kan gemakkelijk worden onderscheiden met hun werkingsprincipes, voor- en nadelen, zoals besproken.

CMOS-technologie

Complementaire metaaloxide-halfgeleider (CMOS-technologie) wordt gebruikt om IC's te construeren en deze technologie wordt gebruikt in digitale logische circuits, microprocessors, microcontrollers en statisch RAM. CMOS-technologie wordt ook gebruikt in verschillende analoge circuits, zoals dataconverters, beeldsensoren en in sterk geïntegreerde transceivers. De belangrijkste kenmerken van CMOS-technologie zijn een laag statisch stroomverbruik en een hoge ongevoeligheid voor ruis.

Complementaire metaaloxide-halfgeleider

CMOS (complementaire metaaloxide-halfgeleider) is een op batterijen werkende halfgeleiderchip aan boord die wordt gebruikt om de gegevens in computers op te slaan. Deze gegevens variëren van de tijd van de systeemtijd en -datum tot de hardware-instellingen van een systeem voor uw computer. Het beste voorbeeld van deze CMOS is een knoopcelbatterij die wordt gebruikt om het geheugen van CMOS van stroom te voorzien.

Wanneer een paar transistors in de UIT-toestand zijn, trekt de combinatie van series alleen aanzienlijk vermogen tijdens het schakelen tussen AAN en UIT-toestanden. MOS-apparaten genereren dus niet zoveel restwarmte als andere vormen van logica. Bijvoorbeeld TTL ( Transistor-transistorlogica ) of MOS-logica, die normaal gesproken enige staande stroom hebben, zelfs als ze niet van status veranderen. Dit maakt een hoge dichtheid aan logische functies op een chip mogelijk. Om deze reden wordt deze technologie het meest gebruikt en geïmplementeerd in VLSI-chips.

De levensduur van CMOS-batterij

De typische levensduur van een CMOS-batterij is ongeveer 10 jaar. Maar dit kan veranderen op basis van het gebruik en de omgeving, waar de computer zich ook bevindt. Als de CMOS-batterij beschadigd raakt, kan de computer de exacte tijd niet behouden, anders de datum als de computer eenmaal is uitgeschakeld. Als de computer bijvoorbeeld eenmaal is ingeschakeld, kunnen de datum en tijd worden opgemerkt zoals ingesteld op 12:00 P.M & 1 januari 1990. Deze fout geeft dus voornamelijk aan dat de batterij van CMOS defect was.

CMOS-omvormer

Voor elke IC-technologie bij het ontwerpen van digitale schakelingen, is het basiselement de logische omvormer. Zodra de werking van een invertercircuit zorgvuldig is begrepen, kunnen de resultaten worden uitgebreid tot het ontwerp van de logische poorten en complexe circuits.

CMOS-omvormers zijn de meest gebruikte MOSFET-omvormers, die worden gebruikt bij het ontwerpen van chips. Deze omvormers kunnen op hoge snelheid werken en met minder vermogensverlies. Ook heeft de CMOS-omvormer goede logische bufferkarakteristieken. De korte beschrijving van de omvormers geeft een basiskennis van de werking van de omvormer. MOSFET-toestanden bij verschillende i / p-spanningen en vermogensverliezen als gevolg van elektrische stroom.

CMOS-omvormer

Een CMOS-omvormer heeft een PMOS- en een NMOS-transistor die is aangesloten op de gate- en drainaansluitingen, een voedingsspanning VDD op de PMOS-source-aansluiting en een GND die is aangesloten op de NMOS-source-aansluiting, waarbij Vin is verbonden met de gate-aansluitingen en Vout is aangesloten op de afvoeraansluitingen.

Het is belangrijk op te merken dat de CMOS geen weerstanden heeft, waardoor hij energiezuiniger is dan een gewone weerstand-MOSFET-omvormer. Aangezien de spanning aan de ingang van het CMOS-apparaat varieert tussen 0 en 5 volt, varieert de toestand van de NMOS en PMOS dienovereenkomstig. Als we elke transistor modelleren als een eenvoudige schakelaar die wordt geactiveerd door Vin, zijn de werking van de omvormer heel gemakkelijk te zien.

CMOS-voordelen

CMOS-transistors gebruiken elektrisch vermogen efficiënt.

• Deze apparaten worden gebruikt in een reeks toepassingen met analoge schakelingen zoals beeldsensoren, dataconverters, enz. De voordelen van CMOS-technologie ten opzichte van NMOS zijn als volgt.
• Zeer laag statisch stroomverbruik
• Verminder de complexiteit van het circuit
• De hoge dichtheid van logische functies op een chip
• Laag statisch stroomverbruik
• Hoge immuniteit tegen ruis
• Wanneer CMOS-transistors van de ene toestand naar de andere veranderen, gebruiken ze elektrische stroom.
• Bovendien beperken de complementaire halfgeleiders de o / p-spanning door onderling te werken. Het resultaat is een ontwerp met laag vermogen dat minder warmte afgeeft.
• Om deze reden zijn deze transistors veranderd in andere eerdere ontwerpen, zoals CCD's in camerasensoren en ook gebruikt in de meeste huidige processors.

CMOS-toepassingen

De CMOS is een soort chip die wordt gevoed door een batterij die wordt gebruikt om de configuratie van een harde schijf en andere gegevens op te slaan.

Gewoonlijk bieden CMOS-chips zowel RTC (real-time klok) als CMOS-geheugen binnen een microcontroller en een microprocessor.

NMOS-technologie

NMOS-logica gebruikt n-type MOSFET's om te werken door een inversielaag te maken binnen een p-type transistor. Deze laag staat bekend als de n-kanaallaag die elektronen geleidt tussen n-type achtige source- en drainaansluitingen. Dit kanaal kan worden gecreëerd door spanning toe te passen op de 3e aansluiting, namelijk de poortaansluiting. Net als bij andere metaaloxide halfgeleider veldeffecttransistors, bevatten nMOS-transistors verschillende werkingsmodi zoals een afsnijding, triode, verzadiging en snelheidsverzadiging.

De logische familie van NMOS maakt gebruik van N-kanaal MOSFETS. NMOS-apparaten (N-kanaal MOS) hebben een kleiner chipgebied nodig voor elke transistor in vergelijking met P-kanaalapparaten, waar NMOS een hogere dichtheid geeft. De NMOS-logicafamilie geeft ook hoge snelheid vanwege de hoge mobiliteit van de ladingsdragers binnen N-kanaals apparaten.

Dus de meeste microprocessors en MOS-apparaten gebruiken NMOS-logica, anders enkele structurele variaties zoals DMOS, HMOS, VMOS en DMOS om de voortplantingsvertraging te verminderen.

NMOS is niets anders dan een metaaloxidehalfgeleider met een negatief kanaal, het wordt uitgesproken als en-moss. Het is een soort halfgeleider die negatief oplaadt. Zodat transistors AAN / UIT worden gezet door de beweging van elektronen. Daarentegen werkt positieve kanaal MOS -PMOS door elektronenvacatures te verplaatsen. NMOS is sneller dan PMOS.

Negatieve kanaal metaaloxide halfgeleider

Het ontwerpen van NMOS kan worden gedaan door middel van twee substraten, zoals n-type en p-type. In deze transistor zijn de meeste ladingsdragers elektronen. We weten dat de combinatie van PMPS en NMOS CMOS-technologie wordt genoemd. Deze technologie gebruikt voornamelijk minder energie om met een vergelijkbare output te werken en genereert een laag geluidsniveau tijdens de hele werking.

Zodra een spanning aan de poortaansluiting is gegeven, worden de ladingsdragers als gaten in het lichaam weggedreven van de poortaansluiting. Dit maakt de configuratie mogelijk van een n-type kanaal tussen de twee terminals zoals source & the drain & de stroom van stroom kan worden geleid met behulp van elektronen van de twee terminals van source naar drain met behulp van een geïnduceerd n-type kanaal.

NMOS-transistor is zeer eenvoudig te ontwerpen en te vervaardigen. De circuits die NMOS-logische poorten gebruiken, verbruiken statisch vermogen zodra het circuit inactief is. Als gelijkstroom levert door de logische poort zodra de uitvoer laag is.

NMOS-omvormer

Een invertercircuit o / ps een spanning die het tegengestelde logische niveau vertegenwoordigt met zijn i / p. Het NMOS-omvormerschema wordt hieronder getoond, dat is opgebouwd met behulp van een enkele NMOS-transistor die is gekoppeld met een transistor.

NMOS-omvormer

Verschil tussen NMOS en CMOS

Het verschil tussen NMOS en CMOS wordt besproken in tabelvorm.

Waarom CMOS-technologie de voorkeur heeft boven NMOS-technologie

CMOS staat voor Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. Aan de andere kant is NMOS een metaaloxide halfgeleider MOS of MOSFET (metaaloxide halfgeleider veldeffecttransistor ​Dit zijn twee logicafamilies, waarbij CMOS zowel PMOS- als MOS-transistors gebruikt voor ontwerp en NMOS alleen FET's gebruikt voor ontwerp. CMOS is gekozen boven NMOS voor embedded systeemontwerp ​Omdat CMOS zowel logica o als 1 propageert, terwijl NMOS alleen logica 1 propageert die VDD is. De O / P na het passeren van een, zou de NMOS-poort VDD-Vt zijn. Daarom heeft CMOS-technologie de voorkeur.

In CMOS-logische poorten is een set n-type MOSFET's gepositioneerd in een pull-down netwerk tussen de laagspanningsvoedingsrail en de uitgang. In plaats van de belastingsweerstand van logische NMOS-poorten, hebben logische CMOS-poorten een verzameling P-type MOSFET's in een pull-up-netwerk tussen de hoogspanningsrail en de uitgang. Daarom, als beide transistors hun poorten op dezelfde ingang hebben aangesloten, zal de p-type MOSFET zijn ingeschakeld wanneer de n-type MOSFET is uitgeschakeld, en vice versa.

CMOS en NMOS zijn beide geïnspireerd door de groei van digitale technologieën die worden gebruikt om de geïntegreerde schakelingen te construeren. Zowel CMOS als NMOS worden in veel gevallen gebruikt digitale logische schakelingen en functies, statische RAM en microprocessors. Deze worden gebruikt als dataconverters en beeldsensoren voor analoge circuits en worden ook gebruikt in trans-receptoren voor vele vormen van telefooncommunicatie. Hoewel zowel CMOS als NMOS dezelfde functie hebben als transistors voor zowel analoge als digitale circuits, kiezen veel mensen nog steeds voor de CMOS-technologie boven de laatste vanwege de vele voordelen.

In vergelijking met de NMOS is de CMOS-technologie van topkwaliteit. Vooral als het gaat om functies zoals laag statisch stroomverbruik en geluidsweerstand, bespaart CMOS-technologie energie en produceert het geen warmte. Hoewel kostbaar, geven veel mensen de voorkeur aan CMOS-technologie vanwege de complexe samenstelling, waardoor het voor de zwarte markt moeilijk is om de technologie te fabriceren die door de CMOS wordt gebruikt.

De CMOS-technologie en NMOS-technologie samen met zijn omvormers, worden de verschillen in dit artikel kort besproken. Daarom is CMOS-technologie het beste voor embedded systeemontwerp. Voor een beter begrip van deze technologie kunt u uw vragen posten als uw opmerkingen hieronder.