teknologi for fremstilling av digitale integrerte kretser som portkretser, mikroprosessorer, hukommelseskretser, kamera m.fl. Karakteristisk for teknologien er svært lavt strømforbruk. Den egner seg spesielt godt i batteridrevet utstyr, men er også den vanligste teknologien for digitalt utstyr generelt.
Prinsipp
Prinsippet bak teknologien er at de kretselementene som gir et signal verdien 0 eller 1 er komplementære, eller gjensidig eksklusive.
Dette kan illustreres ved Venn-diagrammet i figur 1. Diagrammet viser alle mulige inngangskombinasjoner for en funksjon, og i dette tilfellet er fargen blå benyttet for kombinasjoner som gjør at funksjonen får verdien 0, mens rød er benyttet for verdien 1.
Det medfører at et signal kan ha en lavohmig forbindelse til enten 0 eller 1.
Vanligvis blir logisk 0 lagret som 0 V og logisk 1 som en positiv spenning. Når signalet ut fra kretsen er 1 vil utgangen være koplet mot den positive spenningen. Dette skjer ved at transistornettverket mellom utgangen og den positive spenningen oppretter en lavohmig forbindelse fra spenningskilden til utgangen. Tilsvarende vil utgangen være koplet mot 0 V for logisk 0. Dette er skissert i figur 2.
|
Figur 1. Venn-diagram for en logisk funksjon. |
Figur 2. Prinsipp for en CMOS-krets. |
Effektforbruk
En CMOS-krets består av mos-transistorer. Inngangen til en slik transistor kan modelleres som en kondensator som ikke trekker statisk strøm. Den tar bare imot ladning når den lades opp, og avgir ladning når den lades ut. Derfor bruker den i utgangspunktet bare effekt når utgangen skifter verdi. Dette kalles dynamisk effekt.
I tillegg vil det være noe lekkasjestrøm i statisk tilstand, som er opphavet til den statiske effekten som brukes.
Summen av dynamisk og statisk effekt er totaleffekten som kretsen bruker. Denne omdannes til varme og må ledes bort.
Moderne CMOS-kretser bruker lite dynamisk effekt og den statiske effekten er nå ofte av samme størrelsesorden som den dynamiske.
Den dynamiske effekten er proporsjonal med frekvensen og kvadratisk avhengig av spenningen:
Den statiske effekten er lineært avhengig av strøm og spenning, der IDDQ er tomgangsstrømmen:
Totaleffekten som forbrukes i en CMOS-krets er: