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Komplementärer Metalloxid-Halbleiter (CMOS)

1963
  • Frank Wanlass
  • Chih-Tang Sah
Moderne Halbleiterfertigungsanlage mit Schwerpunkt auf CMOS-Technologie und -Prozessen.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter) ist die vorherrschende Technologie für den Bau integrierter Schaltungen. Sie verwendet komplementäre Paare von p- und n-MOSFETs zum Aufbau von Logikgattern. Ihr Hauptvorteil ist der sehr geringe statische Stromverbrauch, da ein Transistor im Paar ist im eingeschwungenen Zustand immer ausgeschaltet, so dass außer bei Schaltübergängen nur ein minimaler Strom fließt.

Ein CMOS-Logikgatter, z. B. ein Inverter, besteht aus einem PMOS-Transistor (p-Typ) und einem NMOS-Transistor (n-Typ). Der PMOS-Transistor ist mit der positiven Versorgungsspannung (Vdd) verbunden, der NMOS-Transistor mit Masse (GND). Ihre Gates bilden den Eingang, ihre Drains den Ausgang. Bei einem Low-Pegel (logisch 0) schaltet der PMOS-Transistor ein und der NMOS-Transistor aus, wodurch der Ausgang auf Vdd (logisch 1) gezogen wird. Umgekehrt schaltet der PMOS-Transistor bei einem High-Pegel (logisch 1) aus und der NMOS-Transistor ein, wodurch der Ausgang auf Masse (logisch 0) gezogen wird.

In beiden stabilen Zuständen (Ausgang hoch oder niedrig) ist einer der Transistoren ausgeschaltet, wodurch ein sehr hochohmiger Pfad zwischen der Stromversorgung und Masse entsteht. Dies bedeutet, dass praktisch kein Strom fließt, was zu einer extrem niedrigen statischen Verlustleistung führt. Strom wird in erster Linie nur dann verbraucht, wenn die Transistoren Schaltzustände einnehmen. Aufgrund dieser Eigenschaft ist die CMOS-Technologie ideal für batteriebetriebene Geräte und für die Entwicklung hochdichter integrierter Schaltungen, bei denen die Beherrschung der Wärmeabgabe eine entscheidende Herausforderung darstellt. Die Skalierbarkeit von CMOS, die mit jeder Generation kleinere und schnellere Transistoren ermöglicht, war der Motor hinter dem Mooreschen Gesetz und der digitalen Revolution.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Elektronik

Typ

Physikalisches Gerät

Störung

Revolutionär

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Erfindung des MOSFET
  • Entwicklung der p-Typ- und n-Typ-Halbleiterdotierung
  • Planarer Prozess zur Herstellung von Transistoren
  • Erfindung des integrierten Schaltkreises

Anwendungen

  • Mikroprozessoren
  • Mikrocontroller
  • statischer RAM (SRAM)
  • Bildsensoren
  • modernste digitale Logikschaltungen

Patente:

  • US3356858

Potenzielle Innovationsideen

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Verwandt mit: cmos, mosfet, integrierte Schaltung, geringer Stromverbrauch, Halbleiter, digitale Logik, Mikroprozessor, Transistor.

Historischer Kontext

Komplementärer Metalloxid-Halbleiter (CMOS)

1960
1960-05-16
1962
1963
1964
1968
1970
1960
1960
1961
1962
1963
1965
1970
1970

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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