상보성 금속 산화막 반도체
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상보성 금속 산화막 반도체(영어: Complementary Metal Oxide Semiconductor)는 집적 회로의 한 종류로, 마이크로프로세서나 SRAM 등의 디지털 회로를 구성하는데 이용된다. 줄여서 CMOS (한국어: 시모스)라고도 한다.
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[편집] 개요
P채널과 N채널의 MOSFET을 상호 보완하여 연결한 집적 회로의 구조이다. TTL 논리 소자와 비교해서 소비전력이 적은 논리 회로를 구현할수 있고, 집적도를 향상시키는것이 가능하다.
MOSFET의 동작 영역에서 직류 전달 특성은 선형 영역에서 출력 전압이 입력 전압과 거의 같고 포화 영역에서 출력 전압은 게이트 전압에서 「문턱 전압」을 뺀 값이 된다. P-MOSFET가 포화 영역일때 N-MOSFET는 선형 영역이고, N-MOSFET가 포화 영역일때 P-MOSFET는 선형 영역이다. 시모스의 동작 영역의 대부분은 선형 영역이다. 엄밀하게 양자의 「문턱 전압」이 겹치는 영역이 존재기 때문에 사용하지 않는 입력 단자는 「문턱 전압」영역에 들어가지 않도록 풀업 또는 풀다운에 연결해 주는것이 좋다.
시모스 구조로 하면 게이트 전압에 입력되는 제어 펄스를 "1"에서 "0"으로 변경했을 경우에 노이즈 없이 이전의 출력을 할수 있고, "0"에서 "1"로 변경했을 경우 역시 노이즈 없이 입력 신호를 출력할 수 있다.
시모스 구조의 논리 회로는 전원 전압을 낮게 하면 소비 전력이 적은 반면 전달 지연 시간이 커지는 특성을 가지고 있다. 제조 프로세서의 개선에 의하여 저전압 동작과 고속 동작을 할 수 있게 되었다.
1990년대가 되면서 반도체 메모리나 마이크로프로세서의 논리 IC는 대부분 시모스 구조가 되었으며 , 소규모 전원 회로, 아날로그-디지털 변환회로, 디지털-아날로그 변환회로등을 포함되어서 제작하기 시작하였다.
[편집] 시모스 논리 표준 IC
단일 전원으로 시모스 레벨의 입출력 인터페이스로 통일된 집적회로 이다. (74HCT나 74ACT처럼 입력 논리 레벨을 TTL에 맞춘 형태도 있음.)
형태 이름 | 전원 전압 범위 (V) |
지연 (ns) |
정지시 전류 (μA/Gate) |
특징 |
---|---|---|---|---|
4000 | 3 - 15 | 30 | 200 | 초기의 표준 제품 |
74HC | 2 - 6 | 10 | 23 | 74시리즈와 핀 배치 호환 |
74AC | 2 - 5.5 | 8.5 | 40 | HC를 고속으로 동작하게 함 |
74LVX | 2 - 3.6 | 12 | 20 | 3.3V전용 |
74LCX | 2 - 3.6 | 6.5 | 10 | 3.3V전용 고속 제품 |
74VCX | 1.8 - 3.6 | 2.5 | 20 | 2.0V대응 |
[편집] 시모스 입출력 전압 (V)
- Hi 레벨 입력 전압 : 0.7×Vcc
- Low 레벨 입력 전압 : 0.2×Vcc
- Hi 레벨 출력 전압 : Vcc-0.8
- Low 레벨 출력 전압 : 0.4
Vcc : 전원 전압
[편집] 그외 예시
- 이미지 디바이스 분야에서는 시모스 이미지 센서를 줄여서 시모스라고 하는 경우가 있다. 기존에 대중화된 CCD를 대체하게 되었다.
- 개인용 컴퓨터나 워크스테이션같은 소규모 컴퓨터 세계에서는 현재 시간이나 하드웨어 정보(BIOS라고 함)를 보관 유지하기위해 사용하는 비휘발성 메모리를 시모스 램, 또는 단순히 시모스라고 하는 경우도 있고 보관되어 있는 데이터 자체를 시모스라고 하기도 한다. 예를 들자면 「메인보드가 동작하지 않을때 CMOS를 클리어 한다」라는 표현이 사용된다.
[편집] 같이 보기
반도체 | |
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