CMOS是一种半导体集成电路技术。CMOS芯片利用n型金属氧化物半导体场效应晶体管(nmos)和p型金属氧化物半导体场效应晶体管(pmos)组成。CMOS技术具有低功耗、高可靠性和高集成度等优点。
CMOS技术采用NMOS和PMOS互相作用的原理,将能量转换成电信号来控制电路操作,这种组合可有效降低功耗。其中PMOS可以处理低电平的技术控制,而NMOS可以处理高电平的操作信号。相互组合后,因为两种晶体管的工作原理不同,可以有效提升芯片工作效率。
NMOS和PMOS本质上是相同的,它们都是晶体管,都可以分为三个区域:漏极(Drain),栅极(Gate),源极(Source)。但是,二者工作原理不同。
NMOS的基本原理是电子的传导,它需要通过正极控制电流流过通道。当正极大于阈值电压时,NMOS开关通断、导电和截止。
PMOS是被孔子传导,通过负极控制电流的流过,当负极去地电时正负极的电压之和小于阈值电压,当负极去地电时,正负极的电压之和小于阈值电压时,PMOS开关导通,电流通过时相反,关闭时高电平不输出。
因为各自的优势,在单独使用时都存在一定的缺点。NMOS虽然工作速度快,但是$n^+$型的扩散层会影响电流的质量,增大电阻,增加了其噪声系数。而PMOS虽然噪声系数低,但是在开关速度和电流驱动方面没有NMOS好。反之亦然。
鉴于此,工程师们建立了CMOS技术,使用NMOS作为电源碳极,同时使用PMOS作为下拉跟。整个电路有丰富的特性,并且不需要大量的电源电压和功率,而且不易受到通讯干扰或电源噪音的骚扰。而且CMOS技术能够在集成电路芯片的设计和制造工艺上实现非常高的集成度。
CMOS技术在现今的集成电路领域中被广泛应用。它被用于计算机存储器、通信芯片、电视机、手机、计算器、音乐设备以及数字相机和数字电视等各个领域。
CMOS的低功耗,高可靠性和高集成度等优势,为现代电子设备的发展提供了极大的支持。