CMOS: differenze tra le versioni

Versione delle 17:07, 8 nov 2020

Versione delle 14:59, 4 apr 2021

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Si tratta di una struttura circuitale costituita dalla serie di una rete di "Pull-Up" ed una di "Pull-Down": la prima s'incarica di replicare correttamente il livello logico alto '''LL1''' mentre alla seconda è destinata la gestione del livello logico basso '''LL0'''. Tale topologia circuitale fu inventata da Frank Wanlass nel 1967.

La rete di Pull-Up è costituita da [[MOSFET|MOSFET a canale P]], che si "accendono" solo se la tensione presente sul ''gate'' (misurata rispetto al ''source'') è minore della [[tensione di soglia]]. Inversamente la rete di Pull-Down è costituita da MOSFET a canale N che si accendono solo se la tensione presente sul ''gate'' (misurata rispetto al ''source'') è maggiore della tensione di soglia.

Per comprendere come sia strutturata la tecnologia CMOS può risultare utile osservare una porta logica NOT realizzata con tecnologia CMOS. Si può notare come, nell'eventualità che il segnale d'ingresso sia a LL1, sia il solo N-MOS ad attivarsi portando l'uscita a LL0. Inversamente, con l'ingresso a LL0, è il solo P-MOS ad attivarsi portando l'uscita a LL1. Particolarità di questa porta logica è di avere una dinamica logica d'uscita piena, cioè pari alla massima tensione applicata, Vcc; inoltre né la rete di pull-up né la rete di pull-down soffre di effetto body. La componentistica realizzata in questa tecnologia è caratterizzata da un consumo di corrente estremamente basso.

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In realtà ci sono piccole correnti di perdita (per caricare/scaricare le capacità parassite, la corrente di cortocircuito durante la commutazione di stato, per perdite alle giunzioni e per le correnti di sottosoglia), trascurabili se il numero dei MOS è relativamente piccolo, ma che può diventare particolarmente sentito, in particolare le correnti di sottosoglia sono responsabili di circa la metà della dissipazione di potenza nelle attuali realizzazioni [[VLSI]].

=== Elementi base ===

Dimensionando opportunamente i due MOS (simmetrici dal punto di vista funzionale) è possibile avere una curva caratteristica simmetrica, soluzione ottima per avere il [[margine di immunità ai disturbi]] il più elevato possibile. Il tratto di caratteristica ad alto guadagno è indipendente dal rapporto tra i fattori di forma dei due MOS (''ratioless'').

Gli elementi base per costruire qualsiasi circuito digitale sono:

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Ogni funzione logica binaria può essere espressa in termini di questi due operatori.

=== FSI e BSI ===

Originariamente i CMOS hanno una struttura del tipo FSI (''front side illumination''), dove lo strato di silicio (fotosensori) è posto in fondo, mentre con la disposizione BSI (''backside illumination'') dato che lo strato di silicio è posto sopra gli strati metallici (servono al fotodiodo per convertire i fotoni della luce in elettroni, quindi in segnali elettrici), il che permette una maggiore sensibilità alla luce e per via della disposizione anche una maggiore fedeltà al colore (minori contaminazioni dei pixel adiacenti) e possibilità di adoperare ottiche più compatte.<ref>{{Cita web |url=http://www.techup.it/news/arriva_un_nuovo_tipo_di_sensore_cmos-0550 |titolo=Arriva un nuovo tipo di sensore CMOS |accesso=12 febbraio 2016 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160216090828/http://www.techup.it/news/arriva_un_nuovo_tipo_di_sensore_cmos-0550 |dataarchivio=16 febbraio 2016 |urlmorto=sì }}</ref>

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<references />

== Bibliografia ==

*{{Cita testo|titolo=Guida ai CMOS – Fondamenti, circuiti ed esperimenti|url=https://archive.org/details/guidaaicmosfondamenticircuitiedesperimenti|autore=Howard M. Berlin|editore=Gruppo Editoriale Jackson|anno=1980|ISBN=}}