CMOS terimi 'Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken' anlamına gelir. Bu, bilgisayar çipi tasarım endüstrisindeki en popüler teknolojilerden biridir ve günümüzde yaygın olarak biçimlendirmek için kullanılmaktadır. Entegre devreler çok sayıda ve çeşitli uygulamalarda. Günümüzün bilgisayar hafızaları, CPU'ları ve cep telefonları, birçok önemli avantajı nedeniyle bu teknolojiden yararlanmaktadır. Bu teknoloji hem P kanalını hem de N kanal yarı iletken cihazlarını kullanır. Günümüzde mevcut olan en popüler MOSFET teknolojilerinden biri Tamamlayıcı MOS veya CMOS teknolojisidir. Bu, mikro işlemciler, mikro denetleyici yongaları, RAM, ROM gibi bellekler için baskın yarı iletken teknolojisidir. EEPROM ve uygulamaya özel entegre devreler (ASIC'ler).
MOS Teknolojisine Giriş
IC tasarımında, temel ve en önemli bileşen transistördür. Dolayısıyla MOSFET, birçok uygulamada kullanılan bir tür transistördür. Bu transistörün oluşumu, bir yarı iletken tabaka, genellikle bir gofret, tek bir silikon kristalinden bir dilim, bir silikon dioksit tabakası ve bir metal tabaka dahil edilerek sandviç gibi yapılabilir. Bu katmanlar, transistörlerin yarı iletken malzeme içinde oluşturulmasına izin verir. Sio2 gibi iyi bir yalıtkanın yüz molekül kalınlığında ince bir tabakası vardır.
Kapı bölümleri için metal yerine polikristalin silikon (poli) kullandığımız transistörler. FET'in Polisilikon kapısı, büyük ölçekli IC'lerde neredeyse metal kapılar kullanılarak değiştirilebilir. Bazen, hem polisilikon hem de metal FET'lere IGFET'ler denir, bu da yalıtımlı geçit FET'leri anlamına gelir, çünkü kapının altındaki Sio2 bir yalıtkandır.
CMOS (Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken)
Ana CMOS'un NMOS'a göre avantajı ve BIPOLAR teknolojisi çok daha küçük güç dağılımıdır. NMOS veya BIPOLAR devrelerinin aksine, Tamamlayıcı MOS devresinde neredeyse hiç statik güç kaybı yoktur. Güç, yalnızca devrenin gerçekten değişmesi durumunda dağıtılır. Bu, bir IC'ye NMOS'tan daha fazla CMOS geçidi entegre etmeye izin verir veya bipolar teknoloji , çok daha iyi performans sağlar. Tamamlayıcı Metal Oksit Yarıiletken transistörü, P-kanal MOS (PMOS) ve N-kanal MOS (NMOS) 'den oluşur. Lütfen daha fazla bilgi edinmek için bağlantıya bakın CMOS transistörün üretim süreci .
CMOS (Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken)
NMOS
NMOS, n-tipi kaynak ve dren üzerine yayılmış p-tipi bir alt tabaka üzerine inşa edilmiştir. NMOS'ta taşıyıcıların çoğu elektronlardır. Kapıya yüksek voltaj uygulandığında NMOS iletilir. Benzer şekilde, kapıya düşük bir voltaj uygulandığında NMOS iletilmeyecektir. NMOS'ta elektron olan taşıyıcılar deliklerden iki kat daha hızlı hareket ettiğinden, NMOS'un PMOS'tan daha hızlı olduğu düşünülmektedir.
NMOS Transistör
PMOS
P-kanal MOSFET, N-tipi bir alt tabakaya yayılmış P-tipi Kaynak ve Drenajdan oluşur. Taşıyıcıların çoğu deliklerdir. Geçide yüksek voltaj uygulandığında PMOS iletilmez. Geçide düşük bir voltaj uygulandığında, PMOS iletecektir. PMOS cihazları, NMOS cihazlarından daha fazla gürültüye karşı bağışıktır.
PMOS Transistör
CMOS Çalışma Prensibi
CMOS teknolojisinde, mantık fonksiyonlarını tasarlamak için hem N-tipi hem de P-tipi transistörler kullanılır. Bir tip transistörü AÇIK duruma getiren sinyal, diğer tipteki bir transistörü KAPATMAK için kullanılır. Bu özellik, bir kaldırma direncine ihtiyaç duymadan sadece basit anahtarlar kullanarak mantık cihazlarının tasarımına izin verir.
CMOS'ta mantık kapıları n-tipi MOSFET'lerin bir koleksiyonu, çıkış ve düşük voltajlı güç kaynağı rayı (Vss veya oldukça sık toprak) arasında aşağıya doğru açılan bir ağda düzenlenir. NMOS mantık geçitlerinin yük direnci yerine, CMOS mantık kapıları, çıkış ile yüksek voltaj rayı (genellikle Vdd olarak adlandırılır) arasındaki bir çekme ağında bir p-tipi MOSFET koleksiyonuna sahiptir.
Pull Up & Pull Down kullanarak CMOS
Bu nedenle, hem p-tipi hem de n-tipi bir transistörün kapıları aynı girişe bağlıysa, p-tipi MOSFET, n-tipi MOSFET KAPALI olduğunda AÇIK olacaktır ve bunun tersi de geçerlidir. Ağlar, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi herhangi bir giriş modeli için biri AÇIK ve diğeri KAPALI olacak şekilde düzenlenmiştir.
CMOS, her iki durumda da nispeten yüksek hız, düşük güç dağılımı, yüksek gürültü marjları sunar ve çok çeşitli kaynak ve giriş voltajlarında çalışır (kaynak voltajının sabit olması şartıyla). Ayrıca, Tamamlayıcı Metal Oksit Yarı İletken çalışma prensibini daha iyi anlamak için, aşağıda açıklandığı gibi CMOS mantık kapılarını kısaca tartışmamız gerekir.
Hangi Cihazlar CMOS'u kullanır?
CMOS gibi teknoloji, mikro denetleyiciler, mikro işlemciler, SRAM (statik RAM) ve diğer dijital mantık devreleri gibi farklı yongalarda kullanılır. Bu teknoloji, çeşitli iletişim türleri için veri dönüştürücüleri, görüntü sensörleri ve yüksek oranda birleştirilmiş alıcı-vericileri içeren çok çeşitli analog devrelerde kullanılır.
CMOS Çevirici
İnvertör devresi aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir. Bu oluşmaktadır PMOS ve NMOS FET . A girişi, her iki transistör için geçit voltajı görevi görür.
NMOS transistörünün Vss'den (toprak) girişi vardır ve PMOS transistörünün Vdd'den girişi vardır. Terminal Y çıkışıdır. Sürücünün giriş terminalinde (A) yüksek voltaj (~ Vdd) verildiğinde, PMOS açık devre olur ve NMOS KAPALI konuma getirilir, böylece çıkış Vss'ye çekilir.
CMOS Çevirici
Düşük seviyeli bir voltaj olduğunda ( Aşağıdaki şekil 2 girişli Tamamlayıcı bir MOS NAND geçidini göstermektedir. Y ve Ground arasında iki seri NMOS transistöründen ve Y ile VDD arasında iki paralel PMOS transistöründen oluşur. A veya B girişlerinden biri mantık 0 ise, NMOS transistörlerinden en az biri KAPALI olacaktır ve Y'den Toprağa giden yolu kesecektir. Ancak pMOS transistörlerinden en az biri AÇIK olacak ve Y'den VDD'ye bir yol oluşturacak. İki Giriş NAND Kapısı Bu nedenle, Y çıkışı yüksek olacaktır. Her iki giriş de yüksekse, nMOS transistörlerinin ikisi de AÇIK olacak ve her iki pMOS transistörü de KAPALI olacaktır. Bu nedenle, çıkış mantıksal düşük olacaktır. Aşağıdaki tabloda verilen NAND mantık geçidinin doğruluk tablosu. Aşağıdaki şekilde 2 girişli NOR geçidi gösterilmektedir. NMOS transistörleri, girişlerden herhangi biri yüksek olduğunda çıkışı düşük çekmek için paraleldir. PMOS transistörleri, aşağıdaki tabloda verildiği gibi, her iki giriş de düşük olduğunda çıkışı yüksek çekmek için seri halindedir. Çıktı asla yüzer halde bırakılmaz. İki Girişli NOR Kapısı NOR mantık geçidinin doğruluk tablosu aşağıdaki tabloda verilmiştir. CMOS transistörlerin imalatı silikon levha üzerinde yapılabilir. Gofretin çapı 20 mm ile 300 mm arasında değişmektedir. Bunda Litografi süreci matbaa ile aynıdır. Her adımda, farklı materyaller biriktirilebilir, başka şekilde desenlenebilir. Bu işlem, gofretin üstünü ve aynı zamanda basitleştirilmiş bir montaj yöntemi içindeki enine kesitini görüntüleyerek anlaşılması çok basittir. CMOS üretimi, N-kuyu pt P-kuyu, İkiz kuyu, SOI (İzolatör üzerinde Silikon) olmak üzere üç teknoloji kullanılarak gerçekleştirilebilir. Daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu bağlantıya bakın CMOS Fabrikasyonu . Bir CMOS pilinin tipik ömrü yaklaşık 10 yıldır. Ancak bu, bilgisayarın bulunduğu yerin kullanımına ve çevreye bağlı olarak değişebilir. CMOS pili arızalandığında, bilgisayar kapatıldıktan sonra bilgisayardaki tam saati ve tarihi koruyamaz. Örneğin, bilgisayar AÇIK olduğunda, saat ve tarihi 12:00 PM ve 1 Ocak 1990 gibi görebilirsiniz. Bu arıza CMOS pilinin arızalı olduğunu belirtir. CMOS'un en önemli özellikleri düşük statik güç kullanımı, yüksek gürültü bağışıklığıdır. MOSFET transistör çiftinden tek transistör KAPALI konuma getirildiğinde, seri kombinasyon AÇIK ve KAPALI gibi belirtilen ikisi arasında anahtarlama boyunca önemli ölçüde güç kullanır. Sonuç olarak, bu cihazlar, durumlarını değiştirmeseler bile genellikle bir miktar sabit akım kullanan TTL veya NMOS mantığı gibi diğer mantık devreleri türlerine kıyasla atık ısı üretmezler. Bu CMOS özellikleri, entegre bir devre üzerinde yüksek yoğunluklu mantık işlevlerinin entegre edilmesine izin verecektir. Bu nedenle CMOS, VLSI yongalarında yürütülecek en sık kullanılan teknoloji haline geldi. MOS ifadesi, MOSFET'in, yarı iletken malzemeden bir oksit yalıtkanın tepesinde yer alan metal bir kapılı bir elektrot içeren fiziksel yapısına bir referanstır. Alüminyum gibi bir malzeme yalnızca bir kez kullanılır, ancak malzeme artık polisilikon olmuştur. Diğer metal kapıların tasarımı, CMOS işlemi sürecinde yüksek dielektrik malzemelerin gelmesi yoluyla bir geri dönüş kullanılarak yapılabilir. Yük bağlı cihaz (CCD) ve tamamlayıcı metal oksit yarı iletken (CMOS) gibi görüntü sensörleri, iki farklı teknoloji türüdür. Bunlar, görüntüyü dijital olarak yakalamak için kullanılır. Her görüntü sensörünün avantajları, dezavantajları ve uygulamaları vardır. CCD ve CMOS arasındaki temel fark, kareyi yakalama yöntemidir. CCD gibi şarj bağlı bir cihaz, küresel bir deklanşör kullanırken CMOS bir panjur kullanır. Bu iki görüntü sensörü, yükü ışıktan elektriğe çevirir ve onu elektronik sinyallere dönüştürür. CCD'lerde kullanılan üretim süreci, yükü IC üzerinde değişiklik yapmadan taşıma kapasitesini oluşturmak için özeldir. Dolayısıyla, bu üretim süreci, ışık hassasiyeti ve doğruluğu konusunda son derece yüksek kaliteli sensörlere yol açabilir. Bunun aksine, CMOS yongaları, yongayı tasarlamak için sabit üretim prosedürlerini kullanır ve benzer bir işlem, mikroişlemcilerin yapımında da kullanılabilir. İmalattaki farklılıklar nedeniyle, CCD 7 CMOS gibi sensörler arasında bazı belirgin farklılıklar vardır. CCD sensörleri görüntüleri daha az gürültü ve yüksek kalitede yakalarken, CMOS sensörleri genellikle gürültüye daha duyarlıdır. Genellikle CMOS daha az güç kullanır, CCD ise CMOS sensörüne 100 kattan fazla güç kullanır. CMOS yongalarının imalatı, herhangi bir tipik Si üretim hattında yapılabilir çünkü CCD'lere kıyasla çok ucuz olma eğilimindedirler. CCD sensörleri, uzun bir süre için seri üretildikleri için daha olgun. Hem CMOS hem de CCD görüntüleyiciler, ışıktan elektrik sinyalini çıkarmak için fotoelektriğin etkisine bağlıdır. Yukarıdaki farklılıklara dayanarak, CCD'ler kameralarda çok sayıda piksel ve olağanüstü ışık hassasiyeti aracılığıyla yüksek kaliteli görüntüleri hedeflemek için kullanılır. CMOS sensörleri genellikle daha az çözünürlük, kalite ve hassasiyete sahiptir. Bir mandallama, güç ve toprak gibi iki terminal arasında kısa devre meydana geldiğinde, yüksek akım üretilebilecek ve IC zarar görebilecek şekilde tanımlanabilir. CMOS'ta mandallama, parazitik PNP ve NPN gibi iki transistör arasındaki iletişim nedeniyle güç rayı ve yer rayı arasında düşük empedans izinin oluşmasıdır. transistörler . CMOS devresinde, PNP ve NPN gibi iki transistör, VDD ve GND gibi iki besleme rayına bağlanır. Bu transistörlerin korunması dirençler aracılığıyla yapılabilir. Bir mandallı iletimde, akım VDD'den GND'ye iki transistör üzerinden doğrudan akacaktır, böylece kısa devre meydana gelebilir, böylece aşırı akım VDD'den toprak terminaline akacaktır. Kilitlenmeyi önlemek için farklı yöntemler vardır Kilitlenmeyi önlemede, besleme boyunca akımın akışını durdurmak ve aşağıdaki yöntemler kullanılarak β1 * β2'yi 1'in altında yapmak için ize yüksek direnç yerleştirilebilir. Parazitik SCR'nin yapısı, PMOS ve NMOS gibi transistörlerin çevresinde yalıtkan bir oksit tabakası aracılığıyla gagalanacaktır. Kilitlenme koruması teknolojisi, kilitlenme fark edildiğinde cihazı kapatır. Mandallama test hizmetleri piyasadaki birçok satıcı tarafından yapılabilir. Bu test, CMOS IC'deki SCR yapısını etkinleştirmeye yönelik bir dizi girişim ile yapılabilirken, ilgili pimler, aşırı akım içinden geçtiğinde kontrol edilir. Deney partisinden ilk numunelerin alınması ve Latch-up'ın test laboratuvarına gönderilmesi tavsiye edilir. Bu laboratuvar, elde edilebilecek en yüksek güç kaynağını uygulayacak ve ardından akım kaynağını izleyerek bir Kilitlenme meydana geldiğinde çipin giriş ve çıkışlarına akım kaynağı sağlayacaktır. CMOS'un avantajları aşağıdakileri içerir. CMOS'un TTL'ye göre ana faydaları, iyi gürültü marjı ve daha az güç tüketimidir. Bunun nedeni, VDD'den GND'ye düz bir iletim şeridi olmaması, giriş koşullarına bağlı düşüş süreleri, daha sonra dijital sinyalin iletimi CMOS çipleri aracılığıyla kolay ve düşük maliyetli hale gelecektir. CMOS, bilgisayarın ana kartında bulunan ve BIOS ayarlarında saklanacak bellek miktarını açıklamak için kullanılır. Bu ayarlar esas olarak tarih, saat ve donanım ayarlarını içerir CMOS her iki şekilde de aktif olarak sürerse çıktılar CMOS'un dezavantajları aşağıdakileri içerir. Tamamlayıcı MOS süreçleri geniş çapta uygulandı ve neredeyse tüm dijital mantık uygulamaları için temelde NMOS ve bipolar işlemlerin yerini aldı. CMOS teknolojisi, aşağıdaki dijital IC tasarımları için kullanılmıştır. Böylece CMOS transistörü çok ünlü çünkü elektrik gücünü verimli kullanıyorlar. Bir durumdan diğerine geçerken elektrik kaynağı kullanmazlar. Ayrıca, tamamlayıcı yarı iletkenler o / p voltajını durdurmak için karşılıklı olarak çalışır. Sonuç, daha az ısı sağlayan düşük güçlü bir tasarımdır, bu nedenle bu transistörler, kamera sensörleri içindeki CCD'ler gibi diğer eski tasarımları değiştirdi ve mevcut işlemcilerin çoğunda kullanıldı. Bir bilgisayardaki CMOS belleği, BIOS ayarlarını ve saat ve tarih bilgilerini depolayan bir tür uçucu olmayan RAM'dir. Bu kavramı daha iyi anladığınıza inanıyorum. Ayrıca, bu konseptle ilgili herhangi bir sorunuz veya elektronik projeler , lütfen aşağıdaki yorum bölümünde yorum yaparak değerli önerilerinizi iletin. İşte size bir soru, CMOS neden NMOS'a tercih edilir? GİRİŞ MANTIK GİRİŞİ ÇIKTI MANTIK ÇIKIŞI 0 v 0 Vdd 1 Vdd 1 0 v 0 CMOS NAND Kapısı
KİME B Açılır Ağ Pull-up Ağı ÇIKIŞ Y 0 0 KAPALI AÇIK 1 0 1 KAPALI AÇIK 1 1 0 KAPALI AÇIK 1 1 1 AÇIK KAPALI 0 CMOS NOR Kapısı
KİME B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 CMOS Fabrikasyonu
Ömür Boyu CMOS Pil
CMOS Pilin Arıza Belirtileri
CMOS Özellikleri
CCD Vs CMOS
Bazı uygulamalarda, CMOS sensörleri son zamanlarda CCD cihazlarıyla neredeyse eşitliğe ulaştıkları noktaya kadar gelişiyor. Genellikle CMOS kameralar pahalı değildir ve pil ömrü uzundur.CMOS'ta Kilitleme
Avantajları
TTL, bipolar transistörlerin DC darbeleri üzerinde çalıştığı dijital bir mantık devresidir. Birkaç transistör mantık kapısı normalde tek bir IC'den oluşur.Dezavantajları
CMOS Uygulamaları
