Vad är en komplementär metalloxidhalvledare?
En komplementär metalloxidhalvledare, eller CMOS, är den grundläggande logiska styrenheten som används i en integrerad krets. Kompletterande konstruktionsteknik för metalloxidhalvledare finns traditionellt i mikroprocessorer som används i datorer, datorminne och mobiltryckta ytbrädeteknologier, såsom mobiltelefoner och handdatorer. Den viktigaste försäljningspunkten för en CMOS-enhet är dess mycket låga effektförbrukning, jämfört med den andra tillgängliga logiktekniken, transistor-transistorlogik (TTL).
CMOS använder två olika metallkombinationer för att etablera den logiska gatewayen som kommer in i den komplementära metalloxidhalvledaren. Som sådan är motståndet mellan dessa två metaller mycket hög. Följaktligen, genom att följa Ohms lag som spänning är lika med strömtidsmotstånd, desto högre motstånd, desto mindre ström som krävs för att upprätthålla en given spänning.
En annan viktig designfunktion för CMOS är dess AND / OR-logikregulator. Det som denna styrenhet tillåter är att enheten endast ska fungera under en dynamisk fas. I verkliga termer innebär detta att logikregulatorn liknar en kran som endast tillåter vatten att rinna när det krävs av en användare och inte alltid behöver ha vatten som rinner för att fungera.
CMOS-styrenheten förbrukar halva kraften hos en logisk styrenhet som kräver ström för att fungera både i dynamiska och statiska lägen. Denna effektiva användning av kraft för att utföra olika logikfunktioner gör denna typ av logikstyrenhet idealisk för applikationer där strömförsörjningen är mycket begränsad. Ett exempel är en mobiltelefon som måste vara i drift i flera timmar eller till och med dagar i taget utan att kopplas in igen för att ladda batteriet.
Den första komplementära metalloxidhalvledaren patenterades 1967 av Frank Wanless, en ingenjör med Fairchild Semiconductor. Den första framgångsrika kommersiella användningen av CMOS grundades av RCA-företaget 1968. Ursprungligen var den största nackdelen med att använda en CMOS-logikenhet hastigheten med vilken logikfunktionerna kunde utföras. TTL-styrenheten, även om den var likadan, kunde utföra funktioner i en snabbare hastighet, även när den förbrukade mer energi. Med den inneboende designfunktionen i lägre effektförbrukning kunde ingenjörer snabbt öka hastigheten på CMOS-prestanda till en nivå som var mycket snabbare än traditionella TTL-styrenheter.
Kompletterande metalloxidhalvledare konstruerades ursprungligen av aluminium. Förbättringar i halvledarindustrin introducerade dock nya metaller, såsom tantal och polysilikon. Dessa metaller och andra föreningar genererar mycket mindre värme och är mycket mindre benägna att misslyckas än traditionella aluminiumkomponenter. Ju mindre värme ett element producerar, desto mer effektivt använder den kraften som krävs för olika funktioner, med mindre batterikraft.