Inverter CMOS statis
Complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) atau semikonduktor–oksida–logam komplementer, adalah sebuah jenis utama dari rangkaian terintegrasi. Teknologi CMOS digunakan di mikroprosesor, pengontrol mikro, RAM statis, dan sirkuit logika digital lainnya. Teknologi CMOS juga digunakan dalam banyak sirkuit analog, seperti sensor gambar, pengubah data, dan trimancar terintegrasi untuk berbagai jenis komunikasi. Frank Wanlass berhasil mematenkan CMOS pada tahun 1967 (US Patent 3,356,858).
CMOS juga sering disebut complementary-symmetry metal–oxide–semiconductor or COSMOS (semikonduktor–logam–oksida komplementer-simetris). Kata komplementer-simetris merujuk pada kenyataan bahwa biasanya desain digital berbasis CMOS menggunakan pasangan komplementer dan simetris dari MOSFET semikonduktor tipe-p dan semikonduktor tipe-n untuk fungsi logika.
Dua karakter penting dari CMOS adalah kekebalan desahnya yang tinggi dan penggunaan daya statis yang rendah. Daya hanya diambil saat transistor dalam CMOS berpindah diantara kondisi hidup dan mati. Akibatnya, peranti CMOS tidak menimbulkan bahang sebanyak sirkuit logika lainnya, seperti logika transistor-transistor (TTL) atau logika NMOS, yang hanya menggunakan peranti tipe-n tanpa tipe-p. CMOS juga memungkinkan chip logika dengan kepadatan tinggi dibuat.
Kalimat "metal–oxide–semiconductor" atau semikonduktor–logam–oksida adalah sebuah sebutan pada struktur fisik beberapa transistor efek medan, memiliki gerbang elektroda logam yang terletak diatas isolator oksida logam, yang juga berada diatas bahan semikonduktor. Aluminium digunakan pertama kali, tetapi sekarang digunakan bahan polisilikon. Gerbang logam lain dibuat seiring kedatangan material dielektrik permitivitas tinggi didalam proses pembuatan CMOS, seperti yang diumumkan oleh IBM dan Intel untuk node 45 nanometer dan lebih kecil [1].
Daftar isi |
[sunting] Detail teknis
"CMOS" merujuk pada desain sirkuit digital tertentu, dan proses-proses yang digunakan untuk mengimplementasikan sirkuit tersebut dalam rangkaian terintegrasi. Sirkuit CMOS memboroskan lebih sedikit daya saat statis, dan memungkinkan penempatan sirkuit yang lebih padat daripada teknologi lain yang mempunyai fungsi sama. Saat keuntungan ini menjadi lebih diinginkan, proses CMOS dan variannya mendominasi sirkuit digital terintegrasi modern.
Sirkuit CMOS menggunakan kombinasi MOSFET tipe-n dan tipe-p untuk mengkonstruksi gerbang logika dan sirkuit digital yang ditemui di komputer, peralatan komunikasi, dan peralatan pemroses sinyal. Walaupun logika CMOS dapat dibangun dari komponen terpisah (seperti pada proyek pemula), biasanya produk CMOS adalah rangkaian terintegrasi yang terdiri dari jutaan transistor pada sepotong silikon seluas antara 0,1 hingga 4 sentimeter persegi. Peranti tersebut biasanya disebut dengan chip, sedangkan untuk perindustrian juga disebut dengan die (tunggal) atau dice (jamak).
[sunting] Komposisi
Prinsip utama dibalik litar CMOS yang menjadikannya dapat digunakan untuk gerbang logik adalah penggunaan MOSFET type-p dan type-n untuk membuat jalan menuju keluaran dari sumber tegangan atau dibumikan. Ketika jalan menuju keluaran dibuat dari sumber tegangan, litar ini disebut pull-up. Di lain pihak, litar dinyatakan pull-down jika jalan menuju keluaran dibuat dari bumi.
[sunting] Pembalikan
Pembalik CMOS statis
litar CMOS didesain sedemikian rupa sehingga semua transistor PMOS harus mempunyai masukan dari sumber tegangan ataupun dari transistor PMOS lainnya. Sama dengan hal itu, semua transistor NMOS harus mempunyai masukan dari ground atau transistor NMOS lainnya. Komposisi dari transistor PMOS menimbulkan resistansi rendah ketika tegangan rendah dikenakan padanya, dan resistansi tinggi ketika tegangan tinggi dikenakan padanya. Di lain pihak, komposisi dari transistor NMOS mengakibatkan resistansi tinggi ketika tegangan rendah dikenakan padanya, dan resistansi rendah ketika tegangan tinggi dikenakan padanya.
Gambar di kiri menunjukkan apa yang terjadi jika sebuah masukkan disambungkan ke transistor PMOS dan transistor NMOS. Ketika tegangan masukan A rendah, transistor NMOS mempunyai resistansi tinggi sehingga mencegah tegangan untuk bocor ke ground, sedangkan transistor PMOS mempunyai resistansi rendah sehingga memungkinkan sumber tegangan untuk memindahkan tegangan menuju ke keluaran melalui transistor PMOS. Keluaran seharusnya menunjukkan tegangan tinggi (logika 1).
Di lain pihak, ketika tegangan di masukan A tinggi, transistor PMOS akan memiliki resistansi tinggi sehingga menghalangi sumber tegangan dari keluaran, sedangkan transistor NMOS mempunyai resistansi rendah yang memungkinkan keluaran untuk membuang ke ground. Ini akan menyebabkan keluaran menunjukkan tegangan rendah (logika 0). Singkatnya, keluaran transistor PMOS dan NMOS selalu komplementer. Karenanya, keluaran sirkuit CMOS pada dasarnya adalah pembalikan dari masukan.
[sunting] Kejodohan
Karakteristik penting dari sirkuit CMOS adalah kejodohan antara transistor PMOS dan transistor NMOS. Sebuah sirkuit CMOS didesain sehingga selalu ada jalur dari keluaran ke salah satu sumber tegangan atau ground. Untuk menyelesaikannya, kombinasi dari semua jalur ke sumber tegangan hapus merupakan komplemen dari jalur ke ground. Ini dapat diselesaikan dengan mudah dengan menentukan salah satu adalah NOT lainnya. Logika bekerja berdasarkan hukum De Morgan sehingga transistor PMOS paralel ekivalen dengan transistor NMOS seri, sedangkan transistor PMOS seri ekivalen dengan transistor NMOS paralel.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar