Hva er en komplementær metalloksid-halvleder?
En komplementær metalloksid-halvleder, eller CMOS, er den grunnleggende logiske kontrolleren som brukes i en integrert krets. Komplementær design av teknologi for metalloksid-halvledere er tradisjonelt å finne i mikroprosessorer som brukes i datamaskiner, dataminne og mobile trykte overflatebrettteknologier, for eksempel mobiltelefoner og håndholdte datamaskiner. Det viktigste salgsargumentet for en CMOS-enhet er dens svært lave effektforbruk, sammenlignet med den andre tilgjengelige logikkteknologien, transistor-transistor-logikken (TTL).
CMOS bruker to forskjellige metallkombinasjoner for å etablere den logiske porten som kommer inn i den komplementære metalloksyd-halvlederen. Som sådan er motstanden mellom disse to metallene veldig høy. Følgelig, ved å følge Ohms lov om at spenning er lik strømtidsmotstand, jo høyere motstand, desto mindre strøm er det som kreves for å opprettholde en gitt spenning.
En annen viktig designfunksjon ved CMOS er dens OG / ELLER-logikkkontroller. Det denne kontrolleren tillater er at enheten bare skal være i drift i en dynamisk fase. I virkelige termer betyr dette at logikkkontrolleren ligner en kran som bare tillater vann å strømme når det kreves av en bruker og ikke alltid trenger å renne vann for å kunne fungere.
CMOS-kontrolleren vil forbruke halvparten av kraften til en logikkkontroller som krever strøm for å fungere både i dynamiske og statiske posisjoner. Denne effektive bruken av strøm til å utføre forskjellige logiske funksjoner gjør denne typen logikkkontroller ideell for applikasjoner der strømforsyningen er veldig begrenset. Et eksempel er en mobiltelefon som må være i drift i flere timer eller til og med dager av gangen uten å være koblet til igjen for å lade batteriet.
Den første komplementære halvleder av metalloksid ble patentert i 1967 av Frank Wanless, en ingeniør med Fairchild Semiconductor. Den første vellykkede kommersielle bruken av CMOS ble etablert av RCA-selskapet i 1968. Opprinnelig var den største ulempen ved å bruke en CMOS-logikkenhet hastigheten som logikkfunksjonene kunne utføres på. Selv om TTL-kontrolleren var lik, var det i stand til å utføre funksjoner i en raskere hastighetshastighet, selv mens den bruker mer strøm. Med den iboende designfunksjonen til lavere strømforbruk kunne ingeniører raskt øke hastigheten på ytelsen til CMOS til et nivå som var mye raskere enn tradisjonelle TTL-kontrollere.
Komplementære metalloksyd-halvledere ble opprinnelig konstruert av aluminium. Forbedringer i halvlederindustrien introduserte imidlertid nye metaller, for eksempel tantal og polysilisium. Disse metaller og andre forbindelser genererer mye mindre varme og er mye mindre utsatt for svikt enn tradisjonelle aluminiumskomponenter. Jo mindre varme et element produserer, desto mer effektivt bruker den kraften som kreves for forskjellige funksjoner, og bruker mindre batterikraft.