Diferencia entre la tecnología CMOS y NMOS

La tecnología MOSFET (tecnología de semiconductores) más popular disponible en la actualidad es CMOS o tecnología MOS complementaria. La tecnología CMOS es la tecnología de semiconductores líder para ASIC, memorias y microprocesadores. La principal ventaja de la tecnología CMOS sobre la tecnología BIPOLAR y NMOS es la disipación de energía: cuando se cambia el circuito, solo se disipa la energía. Esto hace posible montar muchas puertas CMOS en un circuito integrado solo en tecnología bipolar y NMOS. Este artículo analiza la diferencia entre la tecnología CMOS y NMOS.

Introducción a la tecnología IC

La tecnología de circuitos integrados de silicio se puede clasificar en tipos: bipolar, un semiconductor de óxido de metal y BiCMOS.

La estructura de los transistores bipolares es PNP o NPN. En estos tipos de transistores, la pequeña cantidad de corriente en la capa base más gruesa controla las grandes corrientes entre el emisor y el colector. Las corrientes de base limitan la densidad de integración de los dispositivos bipolares.

Un semiconductor de óxido de metal se clasifica además en diferentes tecnologías bajo PMOS, NMOS y CMOS. Estos dispositivos incluyen un semiconductor, un óxido y una puerta de metal. Actualmente, el polisilicio se usa más comúnmente como puerta. Cuando se aplica voltaje a la puerta, controla la corriente entre la fuente y el drenaje. Ya que consumen menos energía y MOS permite una mejor integración.

La tecnología BiCMOS utiliza tanto CMOS como transistores bipolares; estos están integrados en el mismo chip semiconductor. La tecnología CMOS ofrece alta impedancia I/P y baja impedancia O/P, alta densidad de empaquetamiento, márgenes de ruido equilibrados y baja disipación de energía. La tecnología BiCMOS ha hecho posible combinar dispositivos bipolares y transistores CMOS en un solo proceso a un costo razonable para lograr una integración de alta densidad de la lógica MOS

La diferencia entre la tecnología CMOS y NMOS

La diferencia entre la tecnología CMOS y la tecnología NMOS se puede diferenciar fácilmente con sus principios de funcionamiento, ventajas y desventajas, como se muestra.

tecnología CMOS

El semiconductor de óxido de metal complementario (tecnología CMOS) se usa para construir circuitos integrados y esta tecnología se usa en circuitos lógicos digitales, microprocesadores, microcontroladores y RAM estática. La tecnología CMOS también se utiliza en varios circuitos analógicos, como convertidores de datos, sensores de imagen y transceptores altamente integrados. Las principales características de la tecnología CMOS son el bajo consumo de energía estática y la alta inmunidad al ruido.

CMOS (semiconductor de óxido de metal complementario) es un chip semiconductor incorporado alimentado por batería que se utiliza para almacenar datos en computadoras. Estos datos van desde la hora y la fecha del sistema hasta la configuración del hardware del sistema para su computadora. El mejor ejemplo de este CMOS es una batería de tipo botón utilizada para alimentar la memoria CMOS.

Cuando un par de transistores están en estado APAGADO, la combinación en serie consume energía significativa solo cuando se cambia entre los estados ENCENDIDO y APAGADO. Por lo tanto, los dispositivos MOS no generan tanto calor residual como otras formas de lógica. Por ejemplo, TTL (Transistor-Transistor Logic) o lógica MOS, que normalmente tienen una corriente continua incluso cuando no cambian de estado. Esto permite una alta densidad de funciones lógicas en un chip. Por ello, esta tecnología es la más utilizada y está implementada en chips VLSI.

Duración de la batería CMOS

La duración típica de la batería CMOS es de unos 10 años. Pero esto puede cambiar según el uso y el entorno donde se encuentre la computadora. Si la batería CMOS está dañada, la computadora no puede mantener la hora o la fecha correctas después de apagarla. Por ejemplo, después de encender la computadora, la fecha y la hora pueden notarse como las 12:00 y el 1 de enero de 1990. Por lo tanto, este error especifica principalmente que la batería CMOS ha fallado.

inversor CMOS

Para cualquier tecnología IC en el diseño de circuitos digitales, el elemento básico es el inversor lógico. Una vez que se comprende bien el funcionamiento de un circuito inversor, los resultados pueden extenderse al diseño de puertas lógicas y circuitos complejos.

Los inversores CMOS son los inversores MOSFET más utilizados, que se utilizan en el diseño de chips. Estos inversores pueden operar a alta velocidad y con menos pérdida de energía. Además, el inversor CMOS tiene buenas características de búfer lógico. La breve descripción de los inversores proporciona una comprensión básica del funcionamiento del inversor. Estados MOSFET a diferentes voltajes i/p y pérdidas de potencia debido a la corriente eléctrica.

Un inversor CMOS tiene un PMOS y un transistor NMOS que están conectados a los terminales de compuerta y drenaje, un suministro de voltaje VDD al terminal de fuente PMOS y un GND conectado al terminal de fuente NMOS, donde Vin está conectado a los terminales de compuerta y drenaje. Vout está conectado a los terminales de drenaje.

Es importante tener en cuenta que el CMOS no tiene resistencias, lo que lo hace más eficiente energéticamente que un inversor MOSFET de resistencia normal. Como el voltaje en la entrada del dispositivo CMOS varía entre 0 y 5 voltios, el estado del NMOS y el PMOS varían en consecuencia. Si modelamos cada transistor como un simple interruptor activado por Vin, se puede ver muy fácilmente el funcionamiento del inversor.

ventajas CMOS

Los transistores CMOS utilizan la energía eléctrica de manera eficiente.

• Estos dispositivos se utilizan en una variedad de aplicaciones con circuitos analógicos como sensores de imagen, convertidores de datos, etc. Las ventajas de la tecnología CMOS sobre NMOS son las siguientes.
• Muy bajo consumo de energía estática
• Reducir la complejidad del circuito
• La alta densidad de funciones lógicas en un chip
• Bajo consumo de energía estática
• Alta inmunidad al ruido
• Cuando los transistores CMOS cambian de un estado a otro, utilizan corriente eléctrica.
• Además, los semiconductores complementarios limitan el voltaje O/P al trabajar mutuamente. El resultado es un diseño de eficiencia energética que genera menos calor.
• Por este motivo, estos transistores han cambiado otros diseños anteriores, como los CCD de los sensores de las cámaras, así como los que se utilizan en la mayoría de los procesadores actuales.

aplicaciones CMOS

CMOS es un tipo de chip alimentado por una batería que se utiliza para almacenar la configuración de un disco duro y otros datos.

Por lo general, los chips CMOS proporcionan un RTC (reloj en tiempo real), así como una memoria CMOS en un microcontrolador y un microprocesador.

Tecnología NMOS

La lógica NMOS utiliza MOSFET de tipo n para operar mediante la creación de una capa de inversión en un transistor de tipo p. Esta capa se conoce como la capa de canal n que conduce electrones entre la fuente de tipo n y los terminales de drenaje. Este canal se puede crear aplicando un voltaje a la tercera terminal, a saber, la terminal de puerta. Al igual que otros transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico, los transistores nMOS incluyen diferentes modos de operación como corte, triodo, saturación y saturación de velocidad.

La familia lógica de NMOS utiliza MOSFET de canal N. Los dispositivos NMOS (MOS de canal N) requieren una región de troquel más pequeña para cada transistor en comparación con los dispositivos de canal P, donde NMOS proporciona una mayor densidad. La familia lógica NMOS también ofrece alta velocidad debido a la gran movilidad de los portadores de carga en los dispositivos de canal N.

Entonces, la mayoría de los microprocesadores y dispositivos MOS usan la lógica NMOS, de lo contrario, algunas variaciones estructurales como DMOS, HMOS, VMOS y DMOS para reducir la retardo de propagación.

NMOS no es más que un semiconductor de óxido metálico de canal negativo; se pronuncia como en-musgo. Es un tipo de semiconductor que se carga negativamente. Por lo tanto, los transistores se encienden y apagan por el movimiento de los electrones. Por el contrario, el canal MOS-PMOS positivo funciona moviendo las vacantes de electrones. NMOS es más rápido que PMOS.

El diseño de NMOS se puede realizar a través de dos sustratos, como el tipo n y el tipo p. En este transistor, la mayoría de los portadores de carga son electrones. Sabemos que la combinación de PMPS y NMOS se denomina tecnología CMOS. Esta tecnología utiliza principalmente menos energía para operar a una salida similar y genera poco ruido durante su funcionamiento.

Una vez que se le da voltaje a la terminal de la puerta, los portadores de carga, como los agujeros en el cuerpo, se alejan de la terminal de la puerta. Esto permite la configuración de un canal de tipo n entre los dos terminales, como fuente y drenaje, y el flujo de corriente puede conducirse usando electrones desde ambos terminales de fuente al drenaje usando un canal de tipo n inducido.

El transistor NMOS es muy fácil de diseñar y fabricar. Los circuitos que utilizan puertas lógicas NMOS consumen energía estática una vez que el circuito está inactivo. Como DC alimenta toda la puerta lógica una vez que la salida es baja.

inversor NMOS

Un inversor o/ps conecta un voltaje que representa el nivel lógico opuesto a su i/p. El esquema del inversor NMOS se muestra a continuación, construido utilizando un solo transistor NMOS acoplado a un transistor.

Diferencia entre NMOS y CMOS

La diferencia entre NMOS y CMOS se analiza en forma tabular.

Por qué se prefiere la tecnología CMOS a la tecnología NMOS

CMOS significa Semiconductor de óxido de metal complementario. Por otro lado, NMOS es un Metal Oxide Semiconductor MOS o MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Estas son dos familias lógicas, donde CMOS usa transistores PMOS y MOS para el diseño y NMOS usa solo FET para el diseño. Se prefiere CMOS sobre NMOS para diseñar sistemas integrados. Porque CMOS propaga tanto la lógica o como la 1, mientras que NMOS solo propaga la lógica 1, que es VDD. El O/P después de cruzar uno, la puerta NMOS sería VDD-Vt. Por lo tanto, se prefiere la tecnología CMOS.

En las puertas lógicas CMOS, una matriz de MOSFET de tipo n se coloca en una red móvil entre el riel de alimentación de bajo voltaje y la salida. En lugar de la resistencia de carga de las puertas lógicas NMOS, las puertas lógicas CMOS tienen una colección de MOSFET de tipo P en una red pull-up entre el riel de alto voltaje y la salida. Por lo tanto, si ambos transistores tienen sus compuertas conectadas a la misma entrada, el MOSFET tipo p se encenderá cuando se apague el MOSFET tipo n, y viceversa.

Tanto CMOS como NMOS están inspirados en el crecimiento de las tecnologías digitales, que se utilizan para construir circuitos integrados. CMOS y NMOS se utilizan en muchos circuitos y funciones de lógica digital, RAM estática y microprocesador. Estos se utilizan como convertidores de datos y sensores de imagen para circuitos analógicos y también se utilizan en trans-receptores para muchos modos de comunicación telefónica. Aunque CMOS y NMOS tienen la misma función que los transistores para circuitos analógicos y digitales, muchas personas prefieren la tecnología CMOS a esta última por sus muchas ventajas.

En comparación con NMOS, la tecnología CMOS es superior. En particular, con respecto a sus características como el bajo consumo de energía estática y la resistencia al ruido, la tecnología CMOS conserva energía y no produce calor. Aunque costosa, muchas personas prefieren la tecnología CMOS debido a su composición compleja, lo que dificulta que el mercado negro fabrique la tecnología utilizada por CMOS.

los tecnología CMOS y la tecnología NMOS y sus inversores, las diferencias se analizan brevemente en este artículo. Por lo tanto, la tecnología CMOS es la mejor para diseñar sistemas integrados. Para una mejor comprensión de esta tecnología, publique sus preguntas como comentarios a continuación.