O mais popular Tecnologia MOSFET (tecnologia de semicondutor) disponível hoje é a tecnologia CMOS ou tecnologia MOS complementar. A tecnologia CMOS é a tecnologia de semicondutor líder para ASICs, memórias e microprocessadores. A principal vantagem da tecnologia CMOS sobre a tecnologia BIPOLAR e NMOS é a dissipação de energia - quando o circuito é comutado, apenas a energia se dissipa. Isso permite encaixar muitas portas CMOS em um circuito integrado do que na tecnologia Bipolar e NMOS. Este artigo discute a diferença entre a tecnologia CMOS e NMOS.

Introdução à Tecnologia IC

Silício Tecnologia IC podem ser classificados em tipos: Bipolar, um semicondutor de óxido de metal e BiCMOS.

Tecnologia IC

A estrutura dos transistores bipolares tem PNP ou NPN. Nesses tipos de transistores , a pequena quantidade de corrente na camada de base mais espessa controla grandes correntes entre o emissor e o coletor. As correntes básicas limitam a densidade de integração dos dispositivos bipolares.

Um semicondutor de óxido metálico é ainda classificado em diferentes tecnologias em PMOS, NMOS e CMOS. Esses dispositivos incluem um semicondutor, óxido e uma porta de metal. Atualmente, Polysilicon é mais comumente usado como uma porta. Quando a tensão é aplicada ao gate, ele controla a corrente entre a fonte e o dreno. Visto que consomem menos energia e o MOS permite maior integração.

Tecnologia BiCMOS emprega transistores CMOS e bipolares, que são integrados no mesmo chip semicondutor. A tecnologia CMOS oferece alta I / P e baixa impedância O / P, alta densidade de embalagem, margens de ruído simétricas e baixa dissipação de energia. A tecnologia BiCMOS tornou possível combinar dispositivos bipolares e transistores CMOS em um único processo a um custo razoável para atingir a integração de alta densidade da lógica MOS

A diferença entre a tecnologia CMOS e NMOS

A diferença entre a tecnologia CMOS e a tecnologia NMOS pode ser facilmente diferenciada com seus princípios de trabalho, vantagens e desvantagens conforme discutido.

Tecnologia CMOS

Semicondutor de óxido metálico complementar (tecnologia CMOS) é usado para construir ICs e essa tecnologia é usada em circuitos lógicos digitais, microprocessadores, microcontroladores e RAM estática. A tecnologia CMOS também é usada em vários circuitos analógicos como conversores de dados, sensores de imagem e em transceptores altamente integrados. As principais características da tecnologia CMOS são baixo consumo de energia estática e alta imunidade a ruído.

“ripple carry adder vs carry look ahead adder ”

Semicondutor de óxido de metal complementar

CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar) é um chip semicondutor a bordo alimentado por bateria usado para armazenar os dados em computadores. Esses dados variam desde a hora e data do sistema até as configurações de hardware de um sistema para o seu computador. O melhor exemplo deste CMOS é uma bateria de célula tipo moeda usada para alimentar a memória do CMOS.

Quando alguns transistores estão na condição OFF, a combinação de série consome energia significativa apenas durante a comutação entre os estados ON e OFF. Portanto, os dispositivos MOS não geram tanto calor residual quanto outras formas de lógica. Por exemplo, TTL ( Lógica Transistor-Transistor ) ou lógica MOS, que normalmente tem alguma corrente permanente mesmo quando não está mudando de estado. Isso permite uma alta densidade de funções lógicas em um chip. Por esse motivo, essa tecnologia é mais amplamente utilizada e implementada em chips VLSI.

A vida útil da bateria CMOS

A vida útil típica de uma bateria CMOS é de aproximadamente 10 anos. Mas, isso pode mudar com base na utilização, bem como no ambiente onde o computador estiver. Se a bateria CMOS danificar, o computador não poderá manter a hora exata, caso contrário, a data depois que o computador for desligado. Por exemplo, uma vez que o computador é ligado, a data e a hora podem ser observadas como definidas para 12:00 PM e 1º de janeiro de 1990. Portanto, este erro especifica principalmente que a bateria do CMOS falhou.

Inversor CMOS

Para qualquer tecnologia IC no projeto de circuitos digitais, o elemento básico é o inversor lógico. Uma vez que a operação de um circuito inversor é cuidadosamente entendida, os resultados podem ser estendidos para o projeto das portas lógicas e circuitos complexos.

Os inversores CMOS são os inversores MOSFET mais amplamente usados, que são usados no design de chips. Esses inversores podem operar em alta velocidade e com menos perda de energia. Além disso, o inversor CMOS tem boas características de buffer lógico. A breve descrição dos inversores fornece uma compreensão básica do funcionamento do inversor. O MOSFET indica diferentes tensões i / p e perdas de energia devido à corrente elétrica.

Inversor CMOS

Um inversor CMOS tem um PMOS e um transistor NMOS que está conectado nos terminais de porta e dreno, uma fonte de tensão VDD no terminal de fonte PMOS e um GND conectado no terminal de fonte NMOS, onde Vin está conectado aos terminais de porta e Vout está conectado aos terminais de drenagem.

É importante notar que o CMOS não possui resistores, o que o torna mais eficiente em termos de energia do que um inversor MOSFET de resistor regular. Como a tensão na entrada do dispositivo CMOS varia entre 0 e 5 volts, o estado do NMOS e PMOS varia de acordo. Se modelarmos cada transistor como uma chave simples ativada por Vin, as operações do inversor podem ser vistas facilmente.

“circuito detector de cruzamento zero para tensão CA ”

Vantagens CMOS

Os transistores CMOS usam energia elétrica de forma eficiente.

Esses dispositivos são usados em uma variedade de aplicações com circuitos analógicos, como sensores de imagem, conversores de dados, etc. As vantagens da tecnologia CMOS sobre NMOS são as seguintes.
Consumo de energia estática muito baixo
Reduza a complexidade do circuito
A alta densidade de funções lógicas em um chip
Baixo consumo de energia estática
Alta imunidade a ruído
Quando os transistores CMOS mudam de uma condição para outra, eles usam corrente elétrica.
Além disso, os semicondutores complementares limitam a voltagem o / p trabalhando mutuamente. O resultado é um design de baixo consumo de energia que fornece menos calor.
Por esse motivo, esses transistores mudaram outros designs anteriores, como CCDs em sensores de câmera, e também usados na maioria dos processadores atuais.

Aplicativos CMOS

O CMOS é um tipo de chip, alimentado por uma bateria usada para armazenar a configuração de um disco rígido e outros dados.

Normalmente, os chips CMOS fornecem RTC (relógio em tempo real), bem como memória CMOS dentro de um microcontrolador e também de um microprocessador.

Tecnologia NMOS

A lógica NMOS utiliza MOSFETs do tipo n para operar através da criação de uma camada de inversão dentro de um transistor do tipo p. Esta camada é conhecida como camada de canal n, que conduz elétrons entre os terminais de fonte e dreno do tipo n. Este canal pode ser criado aplicando tensão ao terceiro terminal, ou seja, ao terminal do gate. Semelhante a outros transistores de efeito de campo semicondutores de óxido de metal, os transistores nMOS incluem diferentes modos de operação, como corte, triodo, saturação e saturação de velocidade.

A família lógica do NMOS utiliza MOSFETS de N-channel. Dispositivos NMOS (MOS de canal N) precisam de uma região de chip menor para cada transistor em comparação com dispositivos de canal P, onde NMOS oferece uma densidade mais alta. A família de lógica NMOS também oferece alta velocidade por causa da alta mobilidade das portadoras de carga nos dispositivos de canal N.

Portanto, a maioria dos microprocessadores e dispositivos MOS usam a lógica NMOS, caso contrário, algumas variações estruturais como DMOS, HMOS, VMOS e DMOS para reduzir o atraso de propagação.

NMOS nada mais é do que um semicondutor de óxido metálico de canal negativo que é pronunciado como musgo. É um tipo de semicondutor que carrega negativamente. Para que os transistores sejam ligados / desligados pelo movimento dos elétrons. Em contraste, o canal positivo MOS -PMOS funciona movendo as vacâncias de elétrons. NMOS é mais rápido que PMOS.

Semicondutor de óxido metálico de canal negativo

O projeto de NMOS pode ser feito por meio de dois substratos como tipo n e tipo p. Nesse transistor, a maioria dos portadores de carga são elétrons. Sabemos que a combinação de PMPS e NMOS é chamada de tecnologia CMOS. Esta tecnologia utiliza principalmente menos energia para operar em uma saída semelhante e gera baixo ruído em toda a sua operação.

Uma vez que uma voltagem é fornecida ao terminal da porta, os portadores de carga, como orifícios dentro do corpo, são afastados do terminal da porta. Isso permite a configuração de um canal do tipo n entre os dois terminais como fonte e dreno e o fluxo de corrente pode ser conduzido usando elétrons dos dois terminais da fonte para o dreno usando um canal do tipo n induzido.

O transistor NMOS é muito fácil de projetar e fabricar. Os circuitos que usam portas lógicas NMOS consomem energia estática quando o circuito está inativo. Como a corrente DC é fornecida por toda a porta lógica, uma vez que a saída é baixa.

Inversor NMOS

Um circuito inversor o / ps uma tensão que representa o nível lógico oposto ao seu i / p. O diagrama do inversor NMOS é mostrado abaixo, o qual é construído usando um único transistor NMOS acoplado a um transistor.

Inversor NMOS

Diferença entre NMOS e CMOS

A diferença entre NMOS e CMOS é discutida na forma tabular.

CMOS	NMOS “circuitos de controle de velocidade do motor ac ”
CMOS significa Complementary metal-oxide-semiconductor	NMOS significa semicondutor de óxido de metal tipo N
Essa tecnologia é usada para fazer CIs que são usados em diferentes aplicações, como baterias, componentes eletrônicos, sensores de imagem, câmeras digitais.	A tecnologia NMOS é usada para fazer portas lógicas, bem como circuitos digitais
O CMOS emprega pares simétricos e complementares de MOSFETs como MOSFETs tipo p e tipo n para a operação de funções lógicas	A operação do transistor NMOS pode ser feita fazendo uma camada de inversão dentro de um corpo de transistor tipo p
Os modos de operação do CMOS são acumulação, como esgotamento e inversão	NMOS tem quatro modos de operação que simulam outros tipos de MOSFETs como cut-off, triodo, saturação e saturação de velocidade.
As características do CMOS são baixo consumo de energia estática, bem como alta imunidade a ruído e.	As características do transistor NMOS são, quando a tensão aumenta no eletrodo superior, a atração de elétrons estará lá em direção à superfície. Em uma faixa de voltagem específica, que descreveremos em breve como a voltagem limite, em que a densidade do elétron no exterior excederá a densidade dos buracos.
CMOS é usado em circuitos lógicos digitais, microprocessadores, SRAM (RAM estática) e microcontroladores	NMOS é usado para implementar circuitos digitais, bem como portas lógicas.
O nível lógico CMOS é 0 / 5V	O nível lógico NMOS depende principalmente da razão beta, bem como das margens de ruído pobres
O tempo de transmissão do CMOS é t_Eu= t_f	O tempo de transmissão do CMOS é t_Eu> t_f
O layout do CMOS é mais regular	O layout do NMOS é irregular
A taxa de carga ou unidade de CMOS é 1: 1/2: 1	A relação de carga ou unidade de NMOS é 4: 1
A densidade da embalagem é menor, dispositivo 2N para N-entradas	A densidade da embalagem é mais densa, dispositivo N + 1 para N-entradas
A fonte de alimentação pode mudar de 1,5 a 15V VIH / VIL, uma fração fixa de VDD	A fonte de alimentação é fixa com base no VDD
A porta de transmissão do CMOS passará bem pela lógica	Passe apenas '0', bem, passe '1' terá V_Tsolta
O esquema de pré-carregamento do CMOS é, pois ambos n & p são acessíveis para o barramento de pré-carregamento para V_DD/ V_WL	Simplesmente cobra de V_DDpara V_Texceto utilizar bootstrapping
A dissipação de energia é zero no modo de espera	Em NMOS, quando a saída é '0', a energia se dissipa

Por que a tecnologia CMOS é preferível à tecnologia NMOS

CMOS significa Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. Por outro lado, NMOS é um semicondutor de óxido metálico MOS ou MOSFET (metal-óxido-semicondutor transistor de efeito de campo ) Essas são duas famílias lógicas, onde o CMOS usa transistores PMOS e MOS para o projeto e o NMOS usa apenas FETs para o projeto. CMOS é escolhido em vez de NMOS para projeto de sistema embarcado . Porque o CMOS propaga a lógica o e 1, enquanto o NMOS propaga apenas a lógica 1, que é VDD. O O / P depois de passar por um, a porta NMOS seria VDD-Vt. Portanto, a tecnologia CMOS é preferida.

Em portas lógicas CMOS, um conjunto de MOSFETs tipo n é posicionado em uma rede pull-down entre o trilho de fonte de alimentação de baixa tensão e a saída. Em vez do resistor de carga das portas lógicas NMOS, as portas lógicas CMOS têm uma coleção de MOSFETs do tipo P em uma rede pull-up entre o trilho de alta tensão e a saída. Portanto, se ambos os transistores tiverem suas portas conectadas à mesma entrada, o MOSFET tipo p estará ligado quando o MOSFET tipo n estiver desligado, e vice-versa.

CMOS e NMOS ambos inspirados no crescimento das tecnologias digitais, que são usadas para construir os circuitos integrados. Ambos CMOS e NMOS são usados em muitos circuitos lógicos digitais e funções, RAM estática e microprocessadores. Eles são usados como conversores de dados e sensores de imagem para circuitos analógicos e também usados em Trans-receptores para muitos modos de comunicação telefônica. Embora CMOS e NMOS tenham a mesma função de transistores para circuitos analógicos e digitais, muitas pessoas ainda escolhem a tecnologia CMOS em vez da última por suas muitas vantagens.

Em comparação com o NMOS, a tecnologia CMOS é de alta qualidade. Especialmente, quando se trata de suas características como baixa utilização de energia estática e resistência a ruído, a tecnologia CMOS conserva energia e não produz calor. Embora cara, muitas pessoas preferem a tecnologia CMOS devido à sua composição complexa, o que torna difícil para o mercado negro fabricar a tecnologia usada pelo CMOS.

O Tecnologia CMOS e a tecnologia NMOS junto com seus inversores, as diferenças são discutidas resumidamente neste artigo. Portanto, a tecnologia CMOS é melhor para o projeto de sistemas embarcados. Para uma melhor compreensão desta tecnologia, poste suas dúvidas como comentários abaixo.