เซมิคอนดักเตอร์โลหะเสริมออกไซด์คืออะไร?

เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์เสริมหรือ CMOS เป็นตัวควบคุมลอจิกพื้นฐานที่ใช้ในวงจรรวม เทคโนโลยีการออกแบบเซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์แบบสมบูรณ์นั้นมักพบในไมโครโปรเซสเซอร์ที่ใช้ในคอมพิวเตอร์หน่วยความจำคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีบอร์ดพิมพ์บนมือถือเช่นโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์คอมพิวเตอร์พกพา จุดขายที่สำคัญของอุปกรณ์ CMOS คืออัตราการใช้พลังงานที่ต่ำมากเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีลอจิกอื่น ๆ ที่มีอยู่ตรรกะทรานซิสเตอร์ - ทรานซิสเตอร์ (TTL)

CMOS ใช้ชุดโลหะที่แตกต่างกันสองชุดเพื่อสร้างลอจิกเกทเวย์ที่เข้าสู่เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์เสริม ดังนั้นความต้านทานระหว่างโลหะทั้งสองจึงสูงมาก ดังนั้นโดยการปฏิบัติตามกฎของโอห์มที่แรงดันไฟฟ้าเท่ากับความต้านทานของเวลาปัจจุบันยิ่งความต้านทานสูงขึ้นกระแสยิ่งน้อยลงซึ่งจำเป็นสำหรับการรักษาแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

คุณสมบัติการออกแบบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของ CMOS คือ AND / OR logic controller สิ่งที่คอนโทรลเลอร์นี้อนุญาตสำหรับหน่วยจะทำงานในช่วงไดนามิกเท่านั้น ในความเป็นจริงของโลกนี่หมายความว่าตัวควบคุมลอจิกคล้ายกับก๊อกน้ำที่อนุญาตให้น้ำไหลเมื่อผู้ใช้ต้องการเท่านั้นและไม่จำเป็นต้องมีน้ำไหลเพื่อใช้งาน

ตัวควบคุม CMOS จะใช้พลังงานครึ่งหนึ่งของคอนโทรลเลอร์เชิงตรรกะที่ต้องใช้พลังงานในการทำงานทั้งในตำแหน่งไดนามิกและสแตติก การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในการทำหน้าที่ตรรกะต่าง ๆ ทำให้คอนโทรลเลอร์ตรรกะชนิดนี้เหมาะสำหรับการใช้งานที่แหล่งจ่ายไฟมี จำกัด มาก ตัวอย่างหนึ่งคือโทรศัพท์มือถือที่ต้องใช้งานเป็นเวลาหลายชั่วโมงหรือหลายวันในเวลาเดียวกันโดยไม่ต้องเสียบปลั๊กกลับเข้าไปใหม่เพื่อชาร์จแบตเตอรี่

เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์ออกไซด์ตัวแรกถูกจดสิทธิบัตรในปี 1967 โดย Frank Wanless วิศวกรของ Fairchild Semiconductor การใช้งานเชิงพาณิชย์ครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จของ CMOS ก่อตั้งขึ้นโดย บริษัท อาร์ซีเอในปี 1968 ในขั้นต้นข้อเสียเปรียบที่ใหญ่ที่สุดในการใช้หน่วยลอจิกแบบ CMOS คือความเร็วที่สามารถใช้ฟังก์ชันลอจิกได้ ตัวควบคุม TTL ในขณะเดียวกันก็สามารถใช้งานฟังก์ชั่นในอัตราความเร็วที่เร็วขึ้นแม้ในขณะที่กินพลังงานมากกว่า ด้วยคุณสมบัติการออกแบบโดยธรรมชาติของการใช้พลังงานที่ลดลงในไม่ช้าวิศวกรก็สามารถเพิ่มความเร็วในการทำงานของ CMOS ให้อยู่ในระดับที่เร็วกว่าคอนโทรลเลอร์ TTL แบบเดิมมาก

เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์ประกอบสมบูรณ์เดิมสร้างจากอลูมิเนียม อย่างไรก็ตามการปรับปรุงในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ได้แนะนำโลหะใหม่เช่นแทนทาลัมและโพลีซิลิคอน โลหะและสารประกอบอื่น ๆ เหล่านี้สร้างความร้อนได้น้อยกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวได้น้อยกว่าชิ้นส่วนอลูมิเนียมทั่วไป องค์ประกอบความร้อนที่น้อยลงจะสร้างพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยใช้พลังงานที่จำเป็นสำหรับฟังก์ชั่นต่างๆโดยใช้พลังงานแบตเตอรี่น้อยลง