Τι είναι ένα συμπληρωματικό ημιαγωγό οξειδίου μετάλλου;

Ένας συμπληρωματικός ημιαγωγός οξειδίου μετάλλου ή CMOS είναι ο βασικός ελεγκτής λογικής που χρησιμοποιείται σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα.Η τεχνολογία σχεδιασμού ημιαγωγών συμπληρωματικών μεταλλικών οξειδίων βρίσκεται παραδοσιακά σε μικροεπεξεργαστές που χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές, μνήμη υπολογιστών και τεχνολογίες εκτύπωσης κινητών επιφανειών, όπως κινητά τηλέφωνα και συσκευές υπολογιστών φορητών υπολογιστών.Το βασικό σημείο πώλησης μιας συσκευής CMOS είναι ο πολύ χαμηλός ρυθμός κατανάλωσης ενέργειας, σε σύγκριση με την άλλη λογική τεχνολογία, τη λογική του τρανζίστορ-τρανζίστορ (TTL).

Η CMOS χρησιμοποιεί δύο διαφορετικούς μεταλλικούς συνδυασμούς για να καθορίσει τη λογική πύλη πουεισέρχεται στο συμπληρωματικό ημιαγωγό οξειδίου του μετάλλου.Ως εκ τούτου, η αντίσταση μεταξύ αυτών των δύο μετάλλων είναι πολύ υψηλή.Κατά συνέπεια, ακολουθώντας το νόμο Ohms ότι η τάση ισούται με την αντίσταση των τρέχουσας εποχής, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο λιγότερο ρεύμα απαιτείται για τη διατήρηση μιας δεδομένης τάσης.

Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό σχεδιασμού των CMOS είναι ο ελεγκτής του ή/και λογικής.Αυτό που επιτρέπει αυτός ο ελεγκτής είναι για τη μονάδα να λειτουργεί μόνο κατά τη διάρκεια μιας δυναμικής φάσης.Σε πραγματικό κόσμο, αυτό σημαίνει ότι ο λογικός ελεγκτής είναι παρόμοιος με μια βρύση που επιτρέπει μόνο στο νερό να ρέει όταν απαιτείται από έναν χρήστη και δεν χρειάζεται πάντα να έχει νερό για να λειτουργήσει.

Ο ελεγκτής CMOS θα καταναλώνει τη μισή ισχύ ενός λογικού ελεγκτή που απαιτεί ισχύ για τη λειτουργία τόσο στις δυναμικές όσο και στις στατικές θέσεις.Αυτή η αποτελεσματική χρήση της ισχύος για τη διεξαγωγή διαφόρων λογικών λειτουργιών καθιστά αυτόν τον τύπο λογικού ελεγκτή ιδανικό για εφαρμογές όπου η τροφοδοσία είναι πολύ περιορισμένη.Ένα παράδειγμα είναι ένα κινητό τηλέφωνο που πρέπει να λειτουργήσει για αρκετές ώρες ή ακόμα και ημέρες κάθε φορά χωρίς να συνδεθεί πίσω για να επαναφορτίσει την μπαταρία.

Το πρώτο συμπληρωματικό ημιαγωγό οξειδίου μετάλλων ήταν κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1967 από τον Frank Wanless, έναν μηχανικό με το Fairchild με το FairchildΗμιαγωγός.Η πρώτη επιτυχημένη εμπορική χρήση των CMOS ιδρύθηκε από την RCA Company το 1968. Αρχικά, το μεγαλύτερο μειονέκτημα για τη χρήση μιας μονάδας λογικής CMOS ήταν η ταχύτητα με την οποία θα μπορούσε να εκτελεστεί οι λογικές λειτουργίες.Ο ελεγκτής TTL, αν και παρόμοιος, ήταν σε θέση να εκτελέσει λειτουργίες με ταχύτερο ρυθμό ταχύτητας, ακόμη και όταν καταναλώνει περισσότερη ισχύ.Με το εγγενές χαρακτηριστικό σχεδιασμού της χαμηλότερης κατανάλωσης ενέργειας, οι μηχανικοί ήταν σύντομα σε θέση να αυξήσουν την ταχύτητα της απόδοσης των CMOs σε ένα επίπεδο που ήταν πολύ ταχύτερο από τους παραδοσιακούς ελεγκτές TTL.Ωστόσο, οι βελτιώσεις στη βιομηχανία ημιαγωγών εισήγαγαν νέα μέταλλα, όπως το ταντάλιο και το πολυσιλικόνον.Αυτά τα μέταλλα και άλλες ενώσεις παράγουν πολύ λιγότερη θερμότητα και είναι πολύ λιγότερο επιρρεπείς σε αποτυχία από τα παραδοσιακά συστατικά αλουμινίου.Όσο λιγότερη θερμότητα παράγει ένα στοιχείο, τόσο πιο αποτελεσματικά χρησιμοποιεί την ισχύ που απαιτείται για διάφορες λειτουργίες, χρησιμοποιώντας λιγότερη ισχύ μπαταρίας.