CMOS: erinevus redaktsioonide vahel

[[Pilt:Battery-lithium-cr2032.jpg|right|thumb|150px|CR2032 liitiumpatarei -– kõige tüüpilisem CMOS-i [[toiteelement]]]]

'''CMOS''' (''Complementary metal–oxide–semiconductormetal-oxide-semiconductor'') ehk '''komplementaarne metall-oksiid-pooljuht''' on [[integraallülitus]]te rühm ja tehnoloogia. CMOS tehnoloogiat kasutatakse [[mikroprotsessor]]ites, [[mikrokontroller]]ites, [[SRAM]] moodulites ja teistes [[digitaallülitus]]tes. Samuti kasutatakse seda analooglülitustes, näiteks [[transiiver]]ites, valgustundliku pooljuhtelemendina [[Veebikaamera|veebi-]] ning digitaalsetes [[Videokaamera|video-]] ja [[fotokaamera]]tes. [[:en:Frank Wanlass|Frank Wanlass]] patenteeris CMOS-i 1967. aastal.

CMOS tehnoloogial põhinevates lülitustes on [[loogikaelement|loogikaelemendid]] üles ehitatud '''komplementaar-sümmeetriliste [[transistor]]ipaaride''' baasil (COS-MOS <ref>''COS-MOS'' oli RCA kaubamärk ning sundis seetõttu teisi tootjaid välja mõtlema uue nime -– CMOS</ref>). Transistoriteks on [[MOP-transistor]]ite ([[MOSFET]]) (metall-oksiid-pooljuht [[väljatransistor]]ite) paarid, kus üheks transistoriks on [[n-tüüpi_transistor|n-tüüpi]] MOP-transistor ja teiseks [[p-tüüpi_transistor|p-tüüpi]] MOP-transistor.

CMOS seadmete eelisteks on väike müratundlikkus, väga väike voolutarve -– peamiselt tarbitakse voolu ainult siis kui transistoreid lülitatakse ümber, väike soojuseraldus (võrreldes näiteks [[TTL]]-ga ehk transistor-transistor loogikaga). CMOS loogikaelemente on võimalik paigutada kiipides väga tihedalt. See oli ka peamine põhjus, miks CMOS-ist sai kaheksakümnendatest alates enimkasutatud tehnoloogia [[VLSI]] tüüpi kiipide tootmisel.

''„Metal–oxide–semiconductor“„Metal-oxide-semiconductor“'' ehk metall-oksiid-pooljuht viitab teatud tüüpi väljatransistorite füüsilisele ehitusele – oksiidist isolaatori peale, mis asub pooljuhtiva aine pinnal, on asetatud paisu metallist elektrood. Algselt kasutati [[alumiinium]]i, nüüdisajal aga kasutatakse poluräni. IBM ja Intel on öelnud, et suure dielektrilise konstandiga dielektrikute kasutusele võtmisega on tagasi kasutusele tulemas ka erinevast metallist paisud.<ref>[http://www.intel.com/technology/45nm/index.htm Intel 45nm Hi-k Silicon Technology]</ref>

[[Arvuti]]tes, [[telekommunikatsioon]]ivahendites, [[signaalitöötlus]]seadetes jm kasutatavate [[loogikaventiil]]ide ja muude [[digitaallülitus]]te rajamiseks kasutatakse CMOS vooluringis [[p-tüüpi_transistor|p-tüüpi]] ja [[n-tüüpi_transistor|n-tüüpi]] [[MOP-transistor|metall-oksiid-pooljuht väljatransistoreid]] (MOP-transistor). Kuigi CMOS-i saab rakendada ka üksikutele vooluringielementidele, on tüüpilised CMOS tooted miljonitest ristkülikukujulisel ränitükil suurusjärgus 10-40010–400 mm² mõlemat tüüpi transistoritest koosnevad integraallülitused. Neid integraalskeeme nimetatakse [[Mikrokiip|kiip]]ideks ([[:en: Integrated_circuit|chip]])

Konventsionaalsed CMOS seadmed töötavad vahemikus −55&nbsp;[[Celsiuse_skaala|°C]] kuni 125&nbsp;°C. 2008. aasta augustis on väideti, et teoreetiliselt suudab räniga CMOS töötada kuni -233&nbsp;°C juures. <ref>Edwards C, "Temperature control", ''Engineering & Technology Magazine'' 26 July - 8 August 2008, [[Institution of Engineering and Technology|IET]]</ref> Funktsioneerimine -233&nbsp;°C (40 [[Kelvini_skaala|K]]) juures on saavutatud ülekiirendatud AMD [[:en:Phenom_II|Phenom II]] protsessoritega, kasutades jahutusena vedelat lämmastikku ja vedelat heeliumit. <ref>{{cite web |url=http://blogs.amd.com/home/2009/01/15/breaking-records-with-dragons-and-helium-in-the-las-vegas-desert/ |title=Breaking Records with Dragons and Helium in the Las Vegas Desert |author=Patrick Moorhead |publisher=blogs.amd.com/patmoorhead |date=January 15th, 2009 |accessdate=2009-09-18}}</ref>

1990-ndatel ilmnes voolutarbimise juures uut tüüpi probleem -– kui kiipide juhtmed olid muutumas peenemaks siis sellega muutusid nad ka resistiivsemaks. Nende resistiivsete juhtmete tõttu muutus sisendi ülekanne CMOS loogikaventiilides aeglasemaks. Nende ülekannete kestel on nii NMOP kui ka PMOP võrgustikud osaliselt elektrit juhtivad, mistõttu liigub vool otse V_dd-st V_ss-ini. Parema konstruktsiooniga, kus jälgitakse, et ei kasutataks vigaseid liigpeenikesi juhtmeid on suudetud see efekt kõrvaldada.

Suurendamaks seadete töökiirust, on tootjad läinud üle väiksema lävipingega konstruktsioonidele. Selle tõttu on aga näiteks ühel kaasaegsel NMOP transistoril lävipingega 200 mV märkimisväärne lekkevool. Seadmed, mis sisaldavad tohutul hulgal lülitusi (näiteks lauaarvuti [[protsessor]]), mis, kuigi ei ole aktiivselt ümberlülitumas, tarbivad ikkagi lekkevoolu tõttu elektrivoolu. Selliste seadete puhul moodustab lekkevool olulise osa kogu voolutarbimisest. Uuema tehnoloogia juures, mis kasutab isegi veel õhemaid paisu [[dielektrik]]uid, tekib täiendav lekkevool voolu [[tunneleerimine|tunneleerimise]] tõttu läbi üliõhukese paisu dielektriku. Kui kasutada suure dielektrilise konstandiga dielektrikut konventsionaalse paisu dielektriku -– ränioksiidi -– asemel, siis on võimalik saavutada räniga sarnast tulemust ka paksemat paisu isolaatorit kasutades, mis omakorda võimaldab vältida lekkevoolu teket. Lekkevoolu vähendamine uute materjalide kasutuselevõtuga ja seadmete konstruktsioonide täiendamisega on äärmiselt vajalik, et hoida CMOS seadmete mõõtmed väikestena

{{reflistviited}}

* [http://en.wikipedia.org/wiki/Logical_effort/ Logical effort] ingliskeelse vikipeedia artikkel CMOS lülituse viivituste arvutamine võttest.