Eu li muitos tópicos aqui. Li algumas pessoas dizendo que prefiro "ter características CMOS" e assim por diante, também em algumas folhas de dados (como o AVR), dizem que têm características CMOS, etc ... Lembro-me de uma vez a palavra "compatível com CMOS"?
Então, por que ter "características CMOS" deixa as pessoas orgulhosas?
Respostas:
A lógica do CMOS (semicondutor complementar de óxido de metal) possui várias características desejáveis:
Refere-se a como os portões são construídos no IC. CMOS significa MOS Complementar (semicondutor de óxido metálico), que usa tanto PMOS quanto NMOS (isto é, complementares) para construir a lógica.
O CMOS é rápido, possui uma grande ventilação e consome menos energia do que outras tecnologias.
Outras famílias são TTL (lógica transistor-transistor, NPN / PNP ainda usado), ECL (lógica acoplada ao emissor - rápida, mas consome muita energia - ainda usada de várias formas) DTL (lógica transistor de diodo - antiga) e RTL (resistor transistor) lógica (mais antiga)
"Compatível com CMOS" ou "compatível com TTL" é usado frequentemente para descrever os níveis de tensão necessários para as lógicas 1 e 0.
Oli e Olin explicaram os pontos fortes do CMOS, mas deixe-me dar um passo atrás.
TL: DR: A lógica complementar permite um balanço da tensão de saída trilho a trilho, e os transistores MOSFET são uma tecnologia muito escalonável (bilhões de transistores podem ser obtidos em uma superfície pequena) com algumas propriedades muito úteis (em comparação com o BJT).
A necessidade de portões complementares se deve ao fato de que o conceito mais simples de portão se baseia na idéia de puxar para cima e puxar para baixo; isso significa que existe um dispositivo (um transistor ou um conjunto de transistores) que puxa a saída alta (para '1') e outro dispositivo para puxá-la para baixo (para '0').
O aprimoramento nMOS, que é o MOSFET com melhor desempenho, precisa de um para ligar e permitir que a corrente flua; por esse motivo, funciona bem como um dispositivo suspenso, mas não tão bem quanto um pull-up (ele desliga antes de permitir que a tensão de saída aumente para VDD). Daí a idéia de usar o pMOS, que tem um desempenho um pouco pior (porque os buracos se movem mais devagar que os elétrons, mas essa é outra história), mas age perfeitamente como um pull-up.
Tão complementar (o 'C' no CMOS) porque você usa dois dispositivos que se comportam da maneira oposta e, portanto, são complementares. Então, a lógica está invertendo porque o nMOS (que desce) exige uma alta tensão de entrada ('1') para ligar e o pMOS requer uma baixa tensão ('0').
E algumas informações adicionais: como também disse Olin, a principal razão para a disseminação da tecnologia MOSFET é que é um dispositivo plano, o que significa que é adequado para ser fabricado na superfície de um semicondutor.
Isso ocorre porque, como você pode ver na figura, a construção de um MOSFET (este é um canal n, o canal p no mesmo substrato requer uma região dopada adicional chamada n-poço) consiste basicamente em dopar as duas regiões n + e depor o portão e os contatos (muito, muito simplificado).
Os transistores BJT hoje também são fabricados em tecnologia semelhante a MOS, o que significa 'gravado' em uma superfície, mas basicamente eles consistem em três camadas de semicondutores dopadas de maneira diferente, portanto, são destinadas principalmente a tecnologia discreta. De fato, a maneira como são construídas agora está criando essas três camadas em diferentes profundidades no silício e (apenas para se ter uma idéia), em tecnologia recente, elas ocupam uma área na ordem dos micrômetros quadrados, mais ou menos, enquanto os transistores MOS podem ser construído em tecnologia <20 nm (atualize esse valor regularmente), com uma área geral que pode ser da ordem de menos de 100 nm². (foto à direita)
Assim, você pode ver que, adicionado a outras propriedades, um transistor MOSFET é muito mais adequado (na tecnologia atual) para obter Very Large Scale Scale, ou VLSI.
De qualquer forma, o transistor bipolar ainda é amplamente utilizado na eletrônica analógica, por suas melhores propriedades de linearidade. Além disso, um BJT é mais rápido que um MOSFET construído com a mesma tecnologia (significada como dimensões do transistor).
Observe que o CMOS não é equivalente ao MOS: como o C é para 'Complementar', é uma configuração específica (mesmo que amplamente usada) para portas MOS, enquanto os circuitos de alta velocidade costumam usar lógica dinâmica, que visa basicamente reduzir a capacitância de entrada do MOS. portões. De fato, tentar levar a tecnologia ao limite, ter duas capacitâncias de porta (como o CMOS) na entrada é uma causa de perda de desempenho. Você poderia dizer que é suficiente aumentar a corrente fornecida pelo estágio anterior, mas, como exemplo, a velocidade de carregamento 2x requer corrente de carregamento 2x, o que significa 2x condutividade, o que é alcançado com largura de canal 2x e - surpresa - que dobra a capacitância de entrada.
Outras topologias, como a lógica do transistor de passagem, podem simplificar a estrutura de certos portões e, às vezes, atingir maior velocidade.
Mudando de tópico, ao falar sobre microcontroladores e interfaces, é importante lembrar que a alta impedância de entrada dos portões CMOS é muito importante para garantir que os pinos de Entrada / Saída nunca fiquem flutuando (se eles tiverem proteção, isso é garantido internamente), o gate pode ser exposto a ruído externo e assumir valores imprevisíveis (com possíveis travamentos e danos). Portanto, declarar que um dispositivo possui características CMOS também deve aconselhá-lo sobre isso.
Se você conhece as alternativas que existiam antes do CMOS ou antes do CMOS ser rápido o suficiente para competir, você entenderia que é uma ótima tecnologia.
As alternativas foram TTL, LS-TTL, P ou NMOS.
Sem o baixo consumo de energia da tecnologia CMOS, nenhum dos microprossessores atuais estava perto do uso prático.
Atualmente, os microprocessadores CMOS têm uma densidade de potência (dissipação de potência por área de chip) que é semelhante à de uma placa de cozimento. Imagine que a densidade de energia de tecnologias alternativas seria 100 ou 1000 vezes maior.
Apenas para adicionar ao que os outros já responderam, um dos motivos pelos quais um fabricante de chips anunciará sua parte é compatível com CMOS ou possui saídas reais de CMOS, isso significa que você pode usar o chip com todos os outros CMOS e CMOS. chips compatíveis.
Por exemplo, se você possui um microcontrolador ou FPGA com pinos de E / S CMOS, poderá usá-lo com chips lógicos de cola CMOS, ou uma EEPROM CMOS ou uma ADC CMOS. O fato de todas essas partes usarem uma interface padronizada significa que você (principalmente) sabe que pode conectá-las umas às outras e elas funcionarão.
O CMOS refere-se a uma tecnologia para criar circuitos integrados (portanto, não se aplica a dispositivos passivos, como resistores). Existem outras tecnologias , como TTL e NMOS.
Uma grande vantagem do CMOS é que ele usa menos energia do que outras tecnologias. Os projetos de CMOS têm quase zero consumo de energia estática. Somente durante as transições o CMOS usa uma quantidade não desprezível de energia, mas mesmo assim ainda é extremamente pequeno, pois o CMOS alterna rapidamente , da ordem de picossegundos para os projetos práticos mais rápidos. (É por isso que os microcontroladores consomem mais energia em frequências de clock mais altas, pois frequências mais altas significam transições mais frequentes.)
Tudo isso significa menos calor desperdiçado e circuitos integrados mais densos (ou seja, pegadas de CI menores para a mesma função). Se o seu dispositivo funciona com baterias na maioria das vezes, ou deve ser o menor possível (por exemplo, smartphones), essa é uma grande vitória.
Basicamente, somos famílias lógicas classificadas em DOIS tipos 1) famílias lógicas unipolares 2) famílias lógicas bipol os ICs dessa família são construídos usando um dispositivo unipolar como o MOSFET.