Perbedaan antara CMOS dan Teknologi NMOS

Perbedaan antara CMOS dan Teknologi NMOS

Yang paling populer Teknologi MOSFET (teknologi semikonduktor) yang tersedia saat ini adalah teknologi CMOS atau teknologi MOS pelengkap. Teknologi CMOS adalah teknologi semikonduktor terkemuka untuk ASIC, memori, mikroprosesor. Keuntungan utama dari teknologi CMOS dibandingkan dengan teknologi BIPOLAR dan NMOS adalah disipasi daya - ketika rangkaian diaktifkan maka hanya daya yang hilang. Hal ini memungkinkan pemasangan banyak gerbang CMOS pada sirkuit terintegrasi daripada di teknologi Bipolar dan NMOS. Artikel ini membahas perbedaan antara CMOS dan teknologi NMOS.



Pengantar Teknologi IC

Silicon Teknologi IC dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis: Bipolar, Semikonduktor oksida logam, dan BiCMOS.


Teknologi IC

Teknologi IC





Struktur transistor bipolar memiliki PNP atau NPN. Dalam ini jenis transistor , jumlah kecil arus di lapisan dasar yang lebih tebal mengontrol arus besar antara emitor dan kolektor. Arus basis membatasi kepadatan integrasi perangkat bipolar.

Semikonduktor oksida logam selanjutnya diklasifikasikan ke dalam teknologi yang berbeda di bawah PMOS, NMOS, dan CMOS. Perangkat ini termasuk semikonduktor, oksida, dan gerbang logam. Saat ini, Polysilicon lebih umum digunakan sebagai pintu gerbang. Ketika tegangan diterapkan ke gerbang, maka itu mengontrol arus antara sumber & drain. Karena mereka mengkonsumsi lebih sedikit daya dan MOS memungkinkan integrasi yang lebih tinggi.



Teknologi BiCMOS menggunakan transistor CMOS dan Bipolar yang terintegrasi pada chip semikonduktor yang sama. Teknologi CMOS menawarkan I / P tinggi dan impedansi O / P rendah, kepadatan pengepakan tinggi, margin kebisingan simetris, dan disipasi daya rendah. Teknologi BiCMOS telah memungkinkan untuk menggabungkan perangkat bipolar dan transistor CMOS dalam satu proses dengan biaya yang wajar untuk mencapai integrasi logika MOS dengan kepadatan tinggi

Perbedaan Antara CMOS dan teknologi NMOS

Perbedaan antara teknologi CMOS dan teknologi NMOS dapat dengan mudah dibedakan dengan prinsip kerja, kelebihan, dan kekurangannya seperti yang telah dibahas.


Teknologi CMOS

Semikonduktor oksida logam komplementer (teknologi CMOS) digunakan untuk membangun IC dan teknologi ini digunakan dalam sirkuit logika digital, mikroprosesor, mikrokontroler, dan RAM statis. Teknologi CMOS juga digunakan di beberapa sirkuit analog seperti konverter data, sensor gambar, dan transceiver yang sangat terintegrasi. Fitur utama dari teknologi CMOS adalah konsumsi daya statis yang rendah dan kekebalan kebisingan yang tinggi.

Semikonduktor Oksida Logam Pelengkap

Semikonduktor Oksida Logam Pelengkap

CMOS (komplementer metal-oksida-semikonduktor) adalah chip semikonduktor onboard bertenaga baterai yang digunakan untuk menyimpan data di dalam komputer. Data ini berkisar dari waktu waktu & tanggal sistem hingga pengaturan perangkat keras sistem untuk komputer Anda. Contoh terbaik dari CMOS ini adalah baterai sel berbentuk koin yang digunakan untuk memberi daya pada memori CMOS.

Ketika beberapa transistor dalam kondisi OFF, kombinasi rangkaian menarik daya yang signifikan hanya selama peralihan antara status ON & OFF. Jadi, perangkat MOS tidak menghasilkan panas limbah sebanyak bentuk logika lainnya. Misalnya, TTL ( Transistor-Transistor Logic ) atau logika MOS, yang biasanya memiliki arus berdiri meskipun tidak sedang mengubah status. Ini memungkinkan kepadatan fungsi logika yang tinggi pada sebuah chip. Karena alasan inilah, teknologi ini paling banyak digunakan dan diimplementasikan dalam chip VLSI.

Masa Pakai Baterai CMOS

Masa pakai baterai CMOS biasanya sekitar 10 tahun. Namun, ini dapat berubah berdasarkan penggunaan serta lingkungan di mana pun komputer berada. Jika baterai CMOS rusak, maka komputer tidak dapat mempertahankan waktu yang tepat jika tidak tanggal setelah komputer dimatikan. Misalnya, setelah komputer dihidupkan, tanggal dan waktu dapat diperhatikan seperti diatur ke 12:00 P.M & 1 Januari 1990. Jadi, kesalahan ini terutama menentukan bahwa baterai CMOS rusak.

Inverter CMOS

Untuk setiap teknologi IC dalam mendesain rangkaian digital, elemen dasarnya adalah inverter logika. Setelah pengoperasian rangkaian inverter dipahami dengan cermat, hasilnya dapat diperluas ke desain gerbang logika dan rangkaian kompleks.

Inverter CMOS adalah inverter MOSFET yang paling banyak digunakan, yang digunakan dalam desain chip. Inverter ini dapat beroperasi dengan kecepatan tinggi dan dengan lebih sedikit kehilangan daya. Selain itu, inverter CMOS memiliki karakteristik buffer logika yang baik. Uraian singkat tentang inverter memberikan pemahaman dasar tentang cara kerja inverter. Status MOSFET pada tegangan i / p yang berbeda, dan rugi daya karena arus listrik.

Inverter CMOS

Inverter CMOS

Inverter CMOS memiliki PMOS dan transistor NMOS yang terhubung di terminal gerbang dan drain, pasokan tegangan VDD di terminal sumber PMOS, dan GND terhubung di terminal sumber NMOS, di mana Vin terhubung ke terminal gerbang dan Vout terhubung ke terminal pembuangan.

Penting untuk diperhatikan bahwa CMOS tidak memiliki resistor, yang membuatnya lebih hemat daya daripada inverter resistor-MOSFET biasa. Karena tegangan pada input perangkat CMOS bervariasi antara 0 dan 5 volt, status NMOS dan PMOS juga bervariasi. Jika kita memodelkan setiap transistor sebagai sakelar sederhana yang diaktifkan oleh Vin, operasi inverter dapat dilihat dengan sangat mudah.

Keunggulan CMOS

Transistor CMOS menggunakan daya listrik secara efisien.

  • Perangkat ini digunakan dalam berbagai aplikasi dengan sirkuit analog seperti sensor gambar, konverter data, dll. Keunggulan teknologi CMOS dibandingkan NMOS adalah sebagai berikut.
  • Konsumsi daya statis yang sangat rendah
  • Kurangi kompleksitas rangkaian
  • Kepadatan tinggi fungsi logika pada sebuah chip
  • Konsumsi daya statis rendah
  • Imunitas kebisingan tinggi
  • Ketika transistor CMOS berubah dari satu kondisi ke kondisi lainnya, maka transistor tersebut menggunakan arus listrik.
  • Selain itu, semikonduktor gratis membatasi tegangan output daya dengan bekerja sama. Hasilnya adalah desain berdaya rendah yang menghasilkan lebih sedikit panas.
  • Karena alasan ini, transistor ini telah mengubah desain sebelumnya lainnya seperti CCD dalam sensor kamera serta digunakan di sebagian besar prosesor saat ini.

Aplikasi CMOS

CMOS adalah salah satu jenis chip, yang didukung oleh baterai yang digunakan untuk menyimpan konfigurasi hard drive serta data lainnya.

Biasanya, chip CMOS menyediakan RTC (real-time clock) serta memori CMOS di dalam mikrokontroler serta mikroprosesor.

Teknologi NMOS

Logika NMOS menggunakan MOSFET tipe-n untuk beroperasi melalui pembuatan lapisan inversi dalam transistor tipe-p. Lapisan ini dikenal sebagai lapisan saluran-n yang menghantarkan elektron di antara terminal sumber & saluran seperti tipe-n. Saluran ini dapat dibuat dengan menerapkan tegangan ke terminal ke-3 yaitu terminal gerbang. Mirip dengan transistor efek medan semikonduktor oksida logam lainnya, transistor nMOS menyertakan mode operasi yang berbeda seperti cut-off, triode, saturation & velocity saturation.

Keluarga logika NMOS menggunakan MOSFET N-channel. Perangkat NMOS (N-channel MOS) membutuhkan wilayah chip yang lebih kecil untuk setiap transistor dibandingkan melalui perangkat saluran P, di mana NMOS memberikan kepadatan yang lebih tinggi. Keluarga logika NMOS memberikan kecepatan tinggi juga karena mobilitas yang tinggi dari pembawa muatan dalam perangkat saluran-N.

Jadi, sebagian besar mikroprosesor & perangkat MOS menggunakan logika NMOS atau beberapa variasi struktural seperti DMOS, HMOS, VMOS & DMOS untuk mengurangi penundaan propagasi.

NMOS tidak lain adalah semikonduktor oksida logam saluran negatif yang diucapkan sebagai en-moss. Ini adalah jenis semikonduktor yang bermuatan negatif. Sehingga transistor dalam keadaan ON / OFF oleh pergerakan elektron. Sebaliknya, saluran Positif MOS -PMOS bekerja dengan memindahkan kekosongan elektron. NMOS lebih cepat dari PMOS.

Semikonduktor Oksida Logam Saluran Negatif

Semikonduktor Oksida Logam Saluran Negatif

Perancangan NMOS dapat dilakukan melalui dua substrat seperti tipe-n dan tipe-p. Dalam transistor ini, mayoritas pembawa muatan adalah elektron. Kita tahu bahwa kombinasi PMPS dan NMOS disebut teknologi CMOS. Teknologi ini terutama menggunakan lebih sedikit energi untuk beroperasi pada keluaran yang sama & menghasilkan kebisingan yang rendah selama pengoperasiannya.

Setelah tegangan diberikan ke terminal gerbang, maka pembawa muatan seperti lubang di dalam tubuh dimotivasi menjauh dari terminal gerbang. Hal ini memungkinkan konfigurasi saluran tipe-n di antara dua terminal seperti sumber & saluran & aliran arus dapat dilakukan dengan menggunakan elektron dari dua terminal dari sumber ke saluran menggunakan saluran tipe-n yang diinduksi.

Transistor NMOS sangat mudah untuk dirancang dan dibuat. Rangkaian yang menggunakan gerbang logika NMOS mengkonsumsi daya statis setelah rangkaian tidak aktif. Karena arus DC disuplai ke seluruh gerbang logika setelah output rendah.

Inverter NMOS

Sebuah rangkaian inverter output tegangan yang mewakili level logika yang berlawanan dengan i / p nya. Diagram inverter NMOS ditunjukkan di bawah ini yang dibangun menggunakan transistor NMOS tunggal yang digabungkan dengan transistor.

Inverter NMOS

Inverter NMOS

Perbedaan antara NMOS dan CMOS

Perbedaan antara NMOS dan CMOS dibahas dalam bentuk tabel.

CMOS

NMOS

CMOS adalah singkatan dari Complementary metal-oxide-semiconductorNMOS adalah singkatan dari semikonduktor oksida logam tipe-N
Teknologi ini digunakan untuk membuat IC yang digunakan dalam berbagai aplikasi seperti baterai, komponen elektronik, sensor gambar, kamera digital.Teknologi NMOS digunakan untuk membuat gerbang logika serta sirkuit digital
CMOS menggunakan pasangan MOSFET simetris dan komplementer seperti MOSFET tipe-p & tipe-n untuk pengoperasian fungsi logikaPengoperasian transistor NMOS dapat dilakukan dengan membuat lapisan inversi di dalam badan transistor tipe-p
Mode operasi CMOS adalah akumulasi seperti deplesi dan inversiNMOS memiliki empat mode operasi yang mensimulasikan jenis MOSFET lain seperti cut-off, triode, saturation & velocity saturation.
Karakteristik CMOS adalah konsumsi daya statis yang rendah serta kekebalan kebisingan yang tinggi dan.Ciri-ciri transistor NMOS adalah, ketika tegangan pada elektroda atas meningkat, maka tarikan elektron akan ada ke arah permukaan. Pada rentang tegangan tertentu, yang akan segera kami gambarkan seperti tegangan ambang batas, di mana kerapatan elektron di luar akan melebihi kerapatan lubang.
CMOS digunakan di sirkuit logika Digital, Mikroprosesor, SRAM (RAM Statis) & MikrokontrolerNMOS digunakan untuk mengimplementasikan sirkuit digital serta gerbang logika.
Level logika CMOS adalah 0 / 5VLevel logika NMOS terutama bergantung pada rasio beta serta margin noise yang buruk
Waktu transmisi CMOS adalah tsaya= tfWaktu transmisi CMOS adalah tsaya> tf
Tata letak CMOS lebih teraturTata letak NMOS tidak beraturan
Rasio beban atau drive CMOS adalah 1: 1/2: 1Rasio beban atau penggerak NMOS adalah 4: 1
Kepadatan pengepakan lebih kecil, perangkat 2N untuk input-NKepadatan pengepakan lebih padat, perangkat N + 1 untuk input-N
Catu daya dapat berubah dari 1,5 hingga 15V VIH / VIL, sebagian kecil dari VDDCatu daya ditetapkan berdasarkan VDD
Gerbang transmisi CMOS akan melewatkan kedua logika dengan baikHanya lulus '0', lulus '1' akan memiliki VTpenurunan
Skema pra-pengisian CMOS adalah, karena n & p dapat diakses untuk bus pra-pengisian ke VDD/ VSSCukup menagih dari VDDke VTkecuali memanfaatkan bootstrap
Disipasi daya nol saat siagaDi NMOS, ketika output '0' maka daya menghilang

Mengapa Teknologi CMOS Lebih Diutamakan daripada Teknologi NMOS

CMOS adalah singkatan dari Complementary Metal-Oxide-Semiconductor. Di sisi lain, NMOS adalah semikonduktor oksida logam MOS atau MOSFET (logam-oksida-semikonduktor transistor efek medan ). Ini adalah dua keluarga logika, di mana CMOS menggunakan transistor PMOS dan MOS untuk desain dan NMOS hanya menggunakan FET untuk desain. CMOS dipilih daripada NMOS untuk desain sistem tertanam . Sebab, CMOS menjalar baik logika o dan 1, sedangkan NMOS hanya merambat logika 1 yaitu VDD. O / P setelah melewati satu, gerbang NMOS akan menjadi VDD-Vt. Oleh karena itu, teknologi CMOS lebih disukai.

Dalam gerbang logika CMOS, satu set MOSFET tipe-n diposisikan di jaringan pull-down antara rel catu daya tegangan rendah dan output. Alih-alih resistor beban gerbang logika NMOS, gerbang logika CMOS memiliki kumpulan MOSFET tipe-P dalam jaringan pull-up antara rel tegangan tinggi dan output. Oleh karena itu, jika kedua transistor memiliki gerbang yang terhubung ke input yang sama, MOSFET tipe-p akan menyala ketika MOSFET tipe-n mati, dan sebaliknya.

CMOS dan NMOS keduanya terinspirasi oleh pertumbuhan teknologi digital, yang digunakan untuk membangun sirkuit terintegrasi. Baik CMOS dan NMOS digunakan di banyak tempat sirkuit logika digital dan fungsi, RAM statis, dan mikroprosesor. Ini digunakan sebagai konverter data dan sensor gambar untuk sirkuit analog dan juga digunakan dalam Trans-reseptor untuk banyak mode komunikasi telepon. Meskipun CMOS dan NMOS memiliki fungsi yang sama sebagai transistor untuk rangkaian analog dan digital, tetapi banyak orang masih memilih teknologi CMOS daripada yang terakhir karena banyak keuntungannya.

Dibandingkan dengan NMOS, teknologi CMOS memiliki kualitas terbaik. Terutama, jika menyangkut fitur-fiturnya seperti pemanfaatan daya statis rendah dan ketahanan kebisingan, teknologi CMOS menghemat energi dan tidak menghasilkan panas. Meskipun mahal, banyak orang lebih memilih teknologi CMOS karena komposisinya yang rumit, yang menyulitkan pasar gelap untuk membuat teknologi yang digunakan oleh CMOS.

Itu Teknologi CMOS dan teknologi NMOS beserta inverternya, perbedaan dibahas secara singkat dalam artikel ini. Oleh karena itu, teknologi CMOS paling baik untuk desain sistem tertanam. Untuk pemahaman yang lebih baik tentang teknologi ini, silakan posting pertanyaan Anda sebagai komentar Anda di bawah ini.