Che cos'è un transistor CMOS?
Il termine CMOS sta per semiconduttore di ossido di metallo complementare e si riferisce a una tecnologia che utilizza ossidi di metallo per costruire circuiti integrati elettronici, nonché i dispositivi creati con tale tecnologia. Informalmente, questi tipi di dispositivi sono spesso chiamati chip o circuiti integrati e alcune persone usano il termine transistor CMOS per fare riferimento a un transistor contenuto in un dispositivo CMOS. I dispositivi CMOS vengono utilizzati principalmente per applicazioni logiche digitali ad alta velocità come CPU di computer, chip di memoria e altri circuiti integrati che si affidano alla logica digitale per eseguire le attività assegnate. Di conseguenza, i transistor sono utilizzati pesantemente nei dispositivi CMOS come transistor di commutazione che eseguono le operazioni di commutazione ad alta velocità necessarie nei circuiti logici.
Un transistor di commutazione è un dispositivo destinato a condurre un segnale elettrico in un determinato insieme di circostanze in cui si accenderà o spegnerà e, in tal modo, svolgerà una funzione logica. Un transistor CMOS è composto da tre componenti: un collettore, un emettitore e una base. Quando il transistor ha un segnale al suo collettore ma non alla sua base, o alla sua base ma non al suo collettore, non condurrà un segnale e rimarrà spento. Si accenderà e invierà un segnale solo quando riceve un segnale sia dal suo collettore che dalla base. Pertanto, i transistor possono essere organizzati per eseguire numerose funzioni logiche. Queste disposizioni dei transistor nei dispositivi CMOS sono denominate porte logiche.
Le porte logiche sono disponibili in diversi tipi come AND, NAND, OR o NOR e, a seconda del loro ordine nel dispositivo CMOS, consentono di rispondere a vari segnali di ingresso in modi diversi ma prevedibili. Una porta AND si accenderà solo se riceve due segnali specifici. Una porta NAND si accenderà solo se non riceve due segnali specifici. Una porta OR si attiva se riceve uno o entrambi i due segnali specifici, ma non entrambi contemporaneamente. Una porta NOR si accenderà solo se non riceve nessuno dei due segnali specifici.
I transistor utilizzati nei dispositivi CMOS sono indicati singolarmente in diversi modi, ognuno dei quali identifica determinate caratteristiche dei dispositivi. Collettivamente, i transistor sono generalmente chiamati un nome che include il prefisso MOS, che sta per semiconduttore a ossido di metallo, identificando il materiale e il metodo di costruzione del dispositivo. I transistor nei dispositivi CMOS sono in genere transistor ad effetto di campo ed è comune vederli definiti MOSFET.
Un transistor CMOS può anche essere indicato dal suo ordine di carica elettrica. I tre componenti principali dei transistor, il collettore, l'emettitore e la base, hanno una carica elettrica specifica che viene ordinata rispettivamente come positiva-negativa-positiva o negativa-positiva-negativa. I termini tipo N e tipo P sono spesso usati per identificare l'ordine di carica nel transistor. Inoltre, un transistor CMOS può essere indicato come PMOS / pMOSFET o NMOS / nMOSFET, con la prima lettera che identifica l'ordine di carica nel transistor. Conoscere l'ordine di carica è importante quando si collegano i transistor CMOS ad altri circuiti e per capire come funzionano in determinati tipi di porte logiche.