Wat is een complementaire metaaloxide-halfgeleider?
Een complementaire metaaloxide-halfgeleider of CMOS is de logische basiscontroller die in een geïntegreerd circuit wordt gebruikt. Complementaire metaaloxide-halfgeleiderontwerptechnologie wordt traditioneel gevonden in microprocessors die worden gebruikt in computers, computergeheugen en mobiele printplaattechnologieën, zoals mobiele telefoons en draagbare computerapparatuur. Het belangrijkste verkoopargument van een CMOS-apparaat is het zeer lage stroomverbruik in vergelijking met de andere beschikbare logische technologie, de transistor-transistor logic (TTL).
De CMOS gebruikt twee verschillende metaalcombinaties om de logische gateway tot stand te brengen die de complementaire metaaloxide-halfgeleider binnengaat. Als zodanig is de weerstand tussen deze twee metalen erg hoog. Bijgevolg, door de wet van Ohm te volgen, is die spanning gelijk aan stroom maal weerstand, hoe hoger de weerstand, hoe minder stroom die nodig is om een gegeven spanning te handhaven.
Een ander belangrijk ontwerpkenmerk van CMOS is de logische EN / OF-controller. Wat deze controller toestaat, is dat het apparaat alleen operationeel is tijdens een dynamische fase. In de praktijk betekent dit dat de logische controller vergelijkbaar is met een kraan die alleen water laat stromen wanneer dit door een gebruiker wordt gevraagd en niet altijd water hoeft te laten stromen om te kunnen werken.
De CMOS-controller verbruikt de helft van het vermogen van een logische controller die stroom nodig heeft om zowel in de dynamische als de statische positie te werken. Dit efficiënte gebruik van stroom om verschillende logische functies uit te voeren, maakt dit type logische controller ideaal voor toepassingen waar de stroomvoorziening zeer beperkt is. Een voorbeeld is een mobiele telefoon die meerdere uren of zelfs dagen achtereen operationeel moet zijn zonder opnieuw aangesloten te zijn om de batterij op te laden.
De eerste complementaire metaaloxide-halfgeleider werd in 1967 gepatenteerd door Frank Wanless, een ingenieur bij Fairchild Semiconductor. Het eerste succesvolle commerciële gebruik van de CMOS werd in 1968 door RCA opgericht. Aanvankelijk was het grootste nadeel van het gebruik van een logische CMOS-eenheid de snelheid waarmee de logische functies konden worden uitgevoerd. Hoewel de TTL-controller vergelijkbaar was, kon hij functies sneller uitvoeren, zelfs terwijl hij meer stroom verbruikte. Met de inherente ontwerpfunctie van een lager stroomverbruik konden ingenieurs snel de snelheid van de CMOS-prestaties verhogen tot een niveau dat veel sneller was dan traditionele TTL-controllers.
Complementaire metaaloxide-halfgeleiders werden oorspronkelijk vervaardigd van aluminium. Verbeteringen in de halfgeleiderindustrie introduceerden echter nieuwe metalen, zoals tantaal en polysilicium. Deze metalen en andere verbindingen genereren veel minder warmte en zijn veel minder vatbaar voor storingen dan traditionele aluminiumcomponenten. Hoe minder warmte een element produceert, des te efficiënter gebruikt het de benodigde energie voor verschillende functies, met minder batterijvermogen.