Hvad er en komplementær metaloxid-halvleder?
En komplementær metaloxid-halvleder eller CMOS er den grundlæggende logiske controller, der bruges i et integreret kredsløb. Komplementær metaloxid-halvleder-designteknologi findes traditionelt i mikroprocessorer, der bruges i computere, computerhukommelse og mobile trykte overfladeplansteknologier, såsom mobiltelefoner og håndholdte computerenheder. Det centrale salgssted for en CMOS-enhed er dets meget lave strømforbrug sammenlignet med den anden tilgængelige logik-teknologi, transistor-transistor-logik (TTL).
CMOS anvender to forskellige metalkombinationer til at etablere den logiske gateway, der kommer ind i den komplementære metaloxid-halvleder. Som sådan er modstanden mellem disse to metaller meget høj. Ved at følge Ohms lov om, at spænding er lig med strømtidsmodstanden, jo højere modstand, desto mindre strøm er der krævet for at opretholde en given spænding.
En anden vigtig designfunktion ved CMOS er dens OG / ELLER-logikcontroller. Hvad denne controller tillader er, at enheden kun er i drift i en dynamisk fase. I den virkelige verden betyder det, at den logiske controller ligner en vandhane, der kun tillader vand at strømme, når det kræves af en bruger, og ikke altid behøver at have vand, der flyder for at kunne fungere.
CMOS-controlleren forbruger halvdelen af effekten af en logisk controller, der kræver strøm til at fungere både i dynamiske og statiske positioner. Denne effektive brug af strøm til at udføre forskellige logiske funktioner gør denne type logik-controller ideel til applikationer, hvor strømforsyningen er meget begrænset. Et eksempel er en mobiltelefon, der skal være i drift i flere timer eller endda dage ad gangen uden at være tilsluttet igen for at genoplade batteriet.
Den første komplementære metaloxid-halvleder blev patenteret i 1967 af Frank Wanless, en ingeniør med Fairchild Semiconductor. Den første succesrige kommercielle brug af CMOS blev etableret af RCA-selskabet i 1968. Oprindeligt var den største ulempe ved at bruge en CMOS-logik-enhed hastigheden, hvormed logikfunktionerne kunne udføres. Selv om TTL-controlleren var ens, var den i stand til at udføre funktioner i en hurtigere hastighed, selv mens den forbruger mere strøm. Med den iboende designfunktion ved lavere strømforbrug var ingeniører hurtigt i stand til at øge hastigheden i CMOS-ydelsen til et niveau, der var meget hurtigere end traditionelle TTL-controllere.
Komplementære metaloxid-halvledere blev oprindeligt konstrueret af aluminium. Forbedringer i halvlederindustrien introducerede imidlertid nye metaller, såsom tantal og polysilicium. Disse metaller og andre forbindelser genererer langt mindre varme og er meget mindre tilbøjelige til at svigte end traditionelle aluminiumskomponenter. Jo mindre varme et element producerer, jo mere effektivt bruger det den krævede effekt til forskellige funktioner ved hjælp af mindre batterikraft.