سيموس

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث

أشباه الموصّلات ذات الأكاسيد المعدنية المُتتامة (بالإنجليزية: Complementary Metal Oxide Semiconductor اختصاراً CMOS)‏ وتقرأ سيموس، هي تقنية مستخدمة في بناء الدوائر الإلكترونية المتكاملة.[1][2][3] تحتوي شريحة CMOS على معالج دقيق ( معالج دقيق) ومتحكم دقيق ( متحكم دقيق)وذاكرة عشوائية ساكنة ( ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة) بالإضافة إلى انواع اخرى من دوائر المنطق الرقمي .يستخدم ال CMOS العديد من الدوائر التناظرية مثل أجهزة استشعار الصور(CMOS sensor) و محولات البيانات وأجهزة الإرسال والاستقبال لعدد من الانواع المختلفة من انظمة الاتصالات.

يشار ال CMOS ايضا ب complementary-symmetry metal–oxide–semiconductor اي ب ال شبه الموصل المتكامل التناظري .و ذلك بسبب حقيقة ان التصميم يستخدم ازواج متماثلة ومتناظرة  من ال شبه موصل دخيل  [لغات أخرى]  and شبه موصل دخيل  [لغات أخرى]  من خلال (MOSFETs) (موسفت)


أهم مميزات اجهزة ال CMOS هي ممانعة الضوضاء والتقليل من استهلاك الطاقة كما ان طاقته لا تستهلك بالحرارة.

نبذة تاريخية[عدل]

بعد أن تم اختراع ترانزستورات موسفت ضمن مخابر بل عام 1959 على يد كلا المهندسين محمد محمد عطا الله و داون كانغ، ثُمَّ قام شي تاي يانغ و فرانك وانلاس بمعالجة وجمع نوعي الترانزستور (P-MOS و N-MOS) لينتج لدينا شبه الموصل ذا الأكاسيد المتكاملة (المتتامة) (سيموس) وذلك في مصنع Fairchild Semiconductor عام 1963 ليحصل على براءة اختراع ذات الرقم U.S. patent #3,356,858 استثمرت الإذاعة الاميركية هذا المنتج بشكل تجاري وأطلقت عليه اسم (COS-MOS) وذلك في أواخر الستينيات من القرن العشرين مما دفع بالمُصنعين الآخرين لتبني اسم آخر لهذه التقنية فأطلق عليه (CMOS) وتم اعتماده كاسم رسمي بداية السبعينيات من ذات القرن. [4] وقد زاد الطلب على هذا النوع من الترانزستورات حتى تعدى الطلب على ترانزستورات N-MOS وتم استخدامه في تصنيع وحدات VLSI؛ ومنذ عام 2011 أصبحت أغلب الوحدات المدمجة الرقمية منها والتشابهية تصنع من تقنية سيموس.

طريقة الصناعة[عدل]

تم تصنيع ال CMOS من خلال ان ال  PMOS transistors ان ليها مدخل من مصدر جهد كهربائي أو من خلال PMOS اخر. ايضا جميع ال  NMOS لديهم مدخل من خط التأريض أو من خلال NMOS اخر.

طريقة تركيب ال PMOS transistor تنتج كمية مقاومة قليلة بين المصدر وبوابة التصريف عند تطبيق مصدر كهربائي قليل الكمية، وينشأ مقاومة عالية عند تطبيق مصدر عالي الجهد الكهربائي. من جهة اخري طريقة تركيب وتشكيل NMOS تنشأ حالة معاكسة للحالة السابقة بحيث تنشا مقاومة عالية عند تطبيق مصدر كهربائي قليل الكمية.

طريقة التوصيل أو التنظيم في ال CMOS تحقق تقليل ل التيار من خلال ربط كل nMOSFET و  pMOSFET و ربط بواباتهم معا(gates) و ربط بوبات تصريفهم معا .فرق جهد كهربائي عالي يطبق على ال gates يسبب توصيل وربط (conduct) ل ال  nMOSFET و عدم ربط وتوصيل ل pMOSFET , بينما تطبيق جهد كهربائي قليل يسبب (reverse) . طريقة التوصيل هذه تسبب تقليل كبير في كمية الطاقة المستهلكة والحرارة المُشعة.

في خلال مرحلة التشغيل نوعي ال (MOSFETs) يكونون في حالة التوصيل (conduct).

الطاقة المستخدمة في تشغيل ودعم ال , Ground(GND ) Vdd , Vss Vcc اعتمادا على ال المصنع.

الثنائية (Duality)[عدل]

من أهم خصائص دائرة ال CMOS الثنائية أو الازدواجية الموجودة بين ال PMOS و ال NMOS .تم انشاء ال CMOS بحيث يسمح بتواجد مسار دائم من المخرج اما للارض أو لمصدر الطاقة.

بوابات المنطق الرقمي (Logic)[عدل]

بعض بوبات المنطق الرقمي التي تحتوي على ( بوابة اقتران و بوابة اختيار) تحتاج ل التلاعب ب في المسارات بين ال(gates) لانشاء نتيجة المنطق الرقمي.عند وجود مسار يتكون م transistors ) متصلين على التوالي، كلاهما يجيب ان يحتوي على كمية مقاومة قليلة منسجمة مع مصدر الطاقة لانشاء(بوابة اقتران gate) , وفي حالة توصيل two transistor على التوازي كلاهما أو أحد(ما يجيب ان يتكون من مقاومة قليلة لانشاء(بوابة اختيار).

احدى أهم خصائص ال CMOS على ال NMOS انهُ في حالة الانتقال من اعلى قيمة إلى اقل قيمة وبالعكس يكون اسرع بسبب وجود دارة وقف(pull up transistor) من نوع (PMOS) لها مقاومة قليلة عند التشغيل.بخلاف دائرة الحمل المتوافرة في NMOS .

للمزيد  Logical effort لحساب التأخر(time delay) في دوائر ال CMOS.

استهلاك الطاقة[عدل]

يستهلك طاقة قليلة مقارنة ب NMOS و ال PMOS وذلك لان استهلاكه للطاقة فقط في حالة التشغيل اي انه لا يستهلك طاقة الا وهو يعمل على خلاف النوعيين الاخريين .نتيجة لذلك اصبح استهلاك الطاقة ليس من العوامل التي تهم في التصنيع والإنشاء انما السرعة والمساحة المطلوبة .

مجال درجة الحرارة[عدل]

النوع الاساسي من ال CMOS يتحمل حرارة من  −55 ° إلى +125 درجة مؤوية.لكن هنالك بعض التعديلات على ال CMOS بحيث يعمل حتى درجة حرارة −233 °C

مواضيع متعلقة[عدل]


مراجع[عدل]

  1. ^ Prati, E.; De Michielis, M.; Belli, M.; Cocco, S.; Fanciulli, M.; Kotekar-Patil, D.; Ruoff, M.; Kern, D. P.; Wharam, D. A.; Verduijn, J.; Tettamanzi, G. C.; Rogge, S.; Roche, B.; Wacquez, R.; Jehl, X.; Vinet, M.; Sanquer, M. (2012). "Few electron limit of n-type metal oxide semiconductor single electron transistors" (PDF). Nanotechnology. 23 (21): 215204. doi:10.1088/0957-4484/23/21/215204. PMID 22552118. مؤرشف من الأصل (PDF) في 12 يونيو 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. ^ Patrick Moorhead (January 15, 2009). "Breaking Records with Dragons and Helium in the Las Vegas Desert". blogs.amd.com/patmoorhead. مؤرشف من الأصل في 15 سبتمبر 2010. اطلع عليه بتاريخ 18 سبتمبر 2009. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. ^ "What is CMOS Memory?". Wicked Sago. مؤرشف من الأصل في 02 يناير 2018. اطلع عليه بتاريخ 03 مارس 2013. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ أرشيف= (مساعدة)
  4. ^ Lojek, BO. History of Semiconductor Engineering [تاريخ هندسة أشباه الموصلات] (باللغة الإنجليزية). USA: Springer. صفحة 334. ISBN ISBN-10 3-540-34257-5 تأكد من صحة |isbn= القيمة: invalid character (مساعدة). مؤرشف من الأصل (PDF) في 13 يناير 2020. اطلع عليه بتاريخ 19/12/2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)