Différence entre la technologie CMOS et NMOS

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Le plus populaire Technologie MOSFET (technologie des semi-conducteurs) disponible aujourd'hui est la technologie CMOS ou technologie MOS complémentaire. La technologie CMOS est la principale technologie de semi-conducteur pour les ASIC, les mémoires et les microprocesseurs. Le principal avantage de la technologie CMOS par rapport à la technologie BIPOLAR et NMOS est la dissipation de puissance - lorsque le circuit est commuté, seule la puissance se dissipe. Cela permet d'installer de nombreuses portes CMOS sur un circuit intégré que dans la technologie bipolaire et NMOS. Cet article traite de la différence entre la technologie CMOS et NMOS.

Introduction à la technologie IC

Silicium Technologie IC peuvent être classés en types: bipolaire, semi-conducteur à oxyde métallique et BiCMOS.




Technologie IC

Technologie IC

La structure des transistors bipolaires a PNP ou NPN. Dans ces types de transistors , la petite quantité de courant dans la couche de base plus épaisse contrôle les grands courants entre l'émetteur et le collecteur. Les courants de base limitent la densité d'intégration des dispositifs bipolaires.



Un métal-oxyde-semi-conducteur est en outre classé en différentes technologies sous PMOS, NMOS et CMOS. Ces dispositifs comprennent un semi-conducteur, un oxyde et une grille métallique. Actuellement, le polysilicium est plus couramment utilisé comme porte. Lorsque la tension est appliquée à la porte, elle contrôle le courant entre la source et le drain. Comme ils consomment moins d'énergie et que MOS permet une intégration plus élevée.

Technologie BiCMOS utilise à la fois des transistors CMOS et bipolaires, ceux-ci sont intégrés sur la même puce semi-conductrice. La technologie CMOS offre une impédance I / P élevée et une faible impédance O / P, une densité de compression élevée, des marges de bruit symétriques et une faible dissipation de puissance. La technologie BiCMOS a permis de combiner des dispositifs bipolaires et des transistors CMOS en un seul processus à un coût raisonnable pour atteindre l'intégration haute densité de la logique MOS

La différence entre la technologie CMOS et NMOS

La différence entre la technologie CMOS et la technologie NMOS peut être facilement différenciée avec leurs principes de fonctionnement, leurs avantages et leurs inconvénients, comme indiqué.


Technologie CMOS

Un oxyde de métal-semi-conducteur complémentaire (technologie CMOS) est utilisé pour construire des circuits intégrés et cette technologie est utilisée dans les circuits logiques numériques, les microprocesseurs, les microcontrôleurs et la RAM statique. La technologie CMOS est également utilisée dans plusieurs circuits analogiques tels que les convertisseurs de données, les capteurs d'image et les émetteurs-récepteurs hautement intégrés. Les principales caractéristiques de la technologie CMOS sont une faible consommation d'énergie statique et une immunité au bruit élevée.

Oxyde métallique semi-conducteur complémentaire

Oxyde métallique semi-conducteur complémentaire

CMOS (complément métal-oxyde-semi-conducteur) est une puce semi-conductrice embarquée alimentée par batterie utilisée pour stocker les données dans les ordinateurs. Ces données vont de l'heure et de la date du système aux paramètres matériels d'un système pour votre ordinateur. Le meilleur exemple de ce CMOS est une pile bouton utilisée pour alimenter la mémoire du CMOS.

Lorsqu'un couple de transistors est à l'état OFF, la combinaison de la série consomme une puissance significative uniquement pendant la commutation entre les états ON et OFF. Ainsi, les appareils MOS ne génèrent pas autant de chaleur perdue que les autres formes de logique. Par exemple, TTL ( Logique transistor-transistor ) ou logique MOS, qui ont normalement un courant permanent même lorsqu'elles ne changent pas d'état. Cela permet une haute densité de fonctions logiques sur une puce. Pour cette raison, cette technologie est la plus largement utilisée et est implémentée dans les puces VLSI.

La durée de vie de la batterie CMOS

La durée de vie typique d'une batterie CMOS est d'environ 10 ans. Mais cela peut changer en fonction de l'utilisation ainsi que de l'environnement où se trouve l'ordinateur. Si la batterie CMOS est endommagée, l'ordinateur ne peut pas maintenir l'heure exacte sinon la date une fois que l'ordinateur est éteint. Par exemple, une fois que l'ordinateur est allumé, la date et l'heure peuvent être remarquées comme réglées à 12h00 et au 1er janvier 1990. Ainsi, cette erreur spécifie principalement que la batterie du CMOS a échoué.

Inverseur CMOS

Pour toute technologie IC dans la conception de circuits numériques, l'élément de base est l'onduleur logique. Une fois que le fonctionnement d'un circuit inverseur est bien compris, les résultats peuvent être étendus à la conception des portes logiques et des circuits complexes.

Les onduleurs CMOS sont les onduleurs MOSFET les plus largement utilisés, qui sont utilisés dans la conception de puces. Ces onduleurs peuvent fonctionner à haute vitesse et avec moins de perte de puissance. De plus, l'onduleur CMOS a de bonnes caractéristiques de tampon logique. La brève description des onduleurs donne une compréhension de base du fonctionnement de l'onduleur. États MOSFET à différentes tensions i / p et pertes de puissance dues au courant électrique.

Inverseur CMOS

Inverseur CMOS

Un inverseur CMOS a un PMOS et un transistor NMOS qui est connecté aux bornes de grille et de drain, une alimentation en tension VDD à la borne de source PMOS et un GND connecté à la borne de source NMOS, où Vin est connecté aux bornes de grille et Vout est connecté aux bornes de drain.

Il est important de noter que le CMOS n'a pas de résistances, ce qui le rend plus économe en énergie qu'un onduleur à résistance MOSFET ordinaire. Comme la tension à l'entrée du dispositif CMOS varie entre 0 et 5 volts, l'état du NMOS et du PMOS varie en conséquence. Si nous modélisons chaque transistor comme un simple interrupteur activé par Vin, le fonctionnement de l’onduleur peut être vu très facilement.

Avantages CMOS

Les transistors CMOS utilisent efficacement l'énergie électrique.

  • Ces dispositifs sont utilisés dans une gamme d'applications avec des circuits analogiques tels que des capteurs d'image, des convertisseurs de données, etc. Les avantages de la technologie CMOS par rapport au NMOS sont les suivants.
  • Très faible consommation d'énergie statique
  • Réduisez la complexité du circuit
  • La haute densité de fonctions logiques sur une puce
  • Faible consommation d'énergie statique
  • Immunité au bruit élevée
  • Lorsque les transistors CMOS passent d'une condition à une autre, ils utilisent du courant électrique.
  • De plus, les semi-conducteurs complémentaires limitent la tension o / p en fonctionnant mutuellement. Le résultat est une conception à faible puissance qui fournit moins de chaleur.
  • Pour cette raison, ces transistors ont changé d'autres conceptions antérieures telles que les capteurs CCD dans les capteurs de caméra et utilisés dans la plupart des processeurs actuels.

Applications CMOS

Le CMOS est un type de puce, alimenté par une batterie utilisée pour stocker la configuration d'un disque dur ainsi que d'autres données.

Habituellement, les puces CMOS fournissent une mémoire RTC (horloge en temps réel) ainsi qu'une mémoire CMOS dans un microcontrôleur ainsi qu'un microprocesseur.

Technologie NMOS

La logique NMOS utilise des MOSFET de type n pour fonctionner en créant une couche d'inversion dans un transistor de type p. Cette couche est connue sous le nom de couche à canal n qui conduit les électrons entre les bornes de source et de drain de type n. Ce canal peut être créé en appliquant une tension vers la 3e borne à savoir la borne de grille. Semblables à d'autres transistors à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique, les transistors nMOS comprennent différents modes de fonctionnement comme une coupure, une triode, une saturation et une saturation de vitesse.

La famille logique de NMOS utilise des MOSFETS à canal N. Les dispositifs NMOS (MOS à canal N) ont besoin d'une région de puce plus petite pour chaque transistor par rapport aux dispositifs à canal P, où NMOS donne une densité plus élevée. La famille de logique NMOS offre également une vitesse élevée en raison de la grande mobilité des porteurs de charge dans les appareils à canal N.

Ainsi, la plupart des microprocesseurs et appareils MOS utilisent la logique NMOS, sinon certaines variations structurelles telles que DMOS, HMOS, VMOS et DMOS pour réduire le délai de propagation.

NMOS n'est rien d'autre qu'un semi-conducteur à oxyde métallique à canal négatif, il se prononce comme en-mousse. C'est un type de semi-conducteur qui se charge négativement. De sorte que les transistors sont activés / désactivés par le mouvement des électrons. En revanche, le canal positif MOS -PMOS fonctionne en déplaçant les lacunes d'électrons. NMOS est plus rapide que PMOS.

Semi-conducteur à oxyde métallique à canal négatif

Semi-conducteur à oxyde métallique à canal négatif

La conception de NMOS peut être effectuée à travers deux substrats tels que le type n et le type p. Dans ce transistor, la majorité des porteurs de charge sont des électrons. Nous savons que la combinaison de PMPS et de NMOS est appelée technologie CMOS. Cette technologie utilise principalement moins d'énergie pour fonctionner à une sortie similaire et génère un faible bruit tout au long de son fonctionnement.

Une fois qu'une tension est donnée à la borne de grille, les porteurs de charge comme les trous à l'intérieur du corps sont motivés à l'écart de la borne de grille. Cela permet la configuration d'un canal de type n entre les deux bornes comme la source et le drain et le flux de courant peut être conduit en utilisant des électrons des deux bornes de la source au drain en utilisant un canal de type n induit.

Le transistor NMOS est très facile à concevoir et à fabriquer. Les circuits utilisant des portes logiques NMOS consomment de l'énergie statique une fois que le circuit est inactif. Comme le courant continu alimente la porte logique une fois que la sortie est basse.

Onduleur NMOS

Un circuit inverseur o / ps une tension représentant le niveau logique opposé à son i / p. Le diagramme de l'inverseur NMOS est illustré ci-dessous et est construit à l'aide d'un seul transistor NMOS couplé à un transistor.

Onduleur NMOS

Onduleur NMOS

Différence entre NMOS et CMOS

La différence entre NMOS et CMOS est discutée sous forme de tableau.

CMOS

NMOS

CMOS signifie Complementary metal-oxyde-semiconductorNMOS signifie semi-conducteur à oxyde métallique de type N
Cette technologie est utilisée pour fabriquer des circuits intégrés qui sont utilisés dans différentes applications comme les batteries, les composants électroniques, les capteurs d'image, les appareils photo numériques.La technologie NMOS est utilisée pour fabriquer des portes logiques ainsi que des circuits numériques
CMOS utilise des paires symétriques et complémentaires de MOSFET comme les MOSFET de type p et de type n pour le fonctionnement des fonctions logiquesLe fonctionnement du transistor NMOS peut être effectué en réalisant une couche d'inversion dans un corps de transistor de type p
Les modes de fonctionnement du CMOS sont l'accumulation comme l'épuisement et l'inversionNMOS a quatre modes de fonctionnement qui simulent d'autres types de MOSFET comme une coupure, une triode, une saturation et une saturation de vitesse.
Les caractéristiques CMOS sont une faible consommation d'énergie statique ainsi qu'une immunité au bruit élevée et.Les caractéristiques du transistor NMOS sont, lorsque la tension augmente sur l'électrode supérieure, l'attraction des électrons sera là vers la surface. À une plage de tension spécifique, que nous décrirons brièvement comme la tension de seuil, où la densité d'électrons à l'extérieur dépassera la densité des trous.
CMOS est utilisé dans les circuits logiques numériques, les microprocesseurs, la SRAM (RAM statique) et les microcontrôleursNMOS est utilisé pour implémenter des circuits numériques ainsi que des portes logiques.
Le niveau logique CMOS est 0 / 5VLe niveau logique NMOS dépend principalement du rapport bêta ainsi que des faibles marges de bruit
Le temps de transmission du CMOS est tje= tFLe temps de transmission du CMOS est tje> tF
La disposition du CMOS est plus régulièreLa disposition de NMOS est irrégulière
Le rapport de charge ou d'entraînement du CMOS est de 1: 1/2: 1Le rapport de charge ou d'entraînement du NMOS est de 4: 1
La densité d'emballage est inférieure, appareil 2N pour N-entréesLa densité d'emballage est plus dense, appareil N + 1 pour N-entrées
L'alimentation peut passer de 1,5 à 15V VIH / VIL, une fraction fixe de VDDL'alimentation est fixe basée sur VDD
La porte de transmission du CMOS passera bien les deux logiquesPassez seulement «0», bien passer «1» aura VTlaissez tomber
Le schéma de précharge du CMOS est, pour les deux n et p sont accessibles pour le bus de précharge vers VDD/ VSSCharge simplement de VDDà VTsauf utiliser le bootstrap
La dissipation de puissance est nulle en veilleDans NMOS, lorsque la sortie est «0», la puissance se dissipe

Pourquoi la technologie CMOS est préférée à la technologie NMOS

CMOS signifie Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. D'autre part, NMOS est un semi-conducteur à oxyde métallique MOS ou MOSFET (métal-oxyde-semi-conducteur transistor à effet de champ ). Ce sont deux familles logiques, où CMOS utilise à la fois des transistors PMOS et MOS pour la conception et NMOS utilise uniquement des FET pour la conception. CMOS est choisi sur NMOS pour conception de système embarqué . Parce que CMOS propage à la fois la logique o et 1, alors que NMOS ne propage que la logique 1 qui est VDD. Le O / P après avoir traversé un, la porte NMOS serait VDD-Vt. Par conséquent, la technologie CMOS est préférée.

Dans les portes logiques CMOS, un ensemble de MOSFET de type n est positionné dans un réseau déroulant entre le rail d'alimentation basse tension et la sortie. Au lieu de la résistance de charge des portes logiques NMOS, les portes logiques CMOS ont une collection de MOSFET de type P dans un réseau pull-up entre le rail haute tension et la sortie. Par conséquent, si les deux transistors ont leurs grilles connectées à la même entrée, le MOSFET de type p sera passant lorsque le MOSFET de type n est désactivé, et vice-versa.

Le CMOS et le NMOS s'inspirent tous deux de la croissance des technologies numériques, utilisées pour construire les circuits intégrés. CMOS et NMOS sont utilisés dans de nombreux circuits logiques numériques et fonctions, RAM statique et microprocesseurs. Ceux-ci sont utilisés comme convertisseurs de données et capteurs d'image pour les circuits analogiques et également utilisés dans les trans-récepteurs pour de nombreux modes de communication téléphonique. Bien que CMOS et NMOS aient la même fonction que les transistors pour les circuits analogiques et numériques, de nombreuses personnes choisissent toujours la technologie CMOS par rapport à cette dernière pour ses nombreux avantages.

Par rapport au NMOS, la technologie CMOS est de qualité supérieure. En particulier, en ce qui concerne ses fonctionnalités telles que la faible utilisation de l'énergie statique et la résistance au bruit, la technologie CMOS économise de l'énergie et ne produit pas de chaleur. Bien que coûteuse, beaucoup de gens préfèrent la technologie CMOS en raison de sa composition complexe, ce qui rend difficile pour le marché noir de fabriquer la technologie utilisée par le CMOS.

Le Technologie CMOS et la technologie NMOS ainsi que ses onduleurs, les différences sont décrites brièvement dans cet article. Par conséquent, la technologie CMOS est la meilleure pour la conception de systèmes embarqués. Pour une meilleure compréhension de cette technologie, veuillez poster vos questions sous forme de commentaires ci-dessous.