CMOS प्रौद्योगिकी का परिचय
2024-07-09 6602

डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास को पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर (सीएमओएस) प्रौद्योगिकी के विकास द्वारा आकार दिया गया है।तेजी से प्रसंस्करण गति और अधिक कुशल बिजली की खपत की आवश्यकता के जवाब में, CMOS तकनीक ने शक्ति और सिग्नल अखंडता के प्रबंधन के लिए अपने अभिनव दृष्टिकोण के साथ सर्किट डिजाइन में क्रांति ला दी है।द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) उपकरणों के विपरीत, जो वर्तमान प्रवाह पर निर्भर हैं, CMOS डिवाइस वोल्टेज-नियंत्रित तंत्र का उपयोग करते हैं जो गेट करंट को काफी कम करते हैं, जिससे बिजली की हानि को कम किया जाता है।इस तकनीक ने पहली बार 1970 के दशक में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में कर्षण प्राप्त किया, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों में, लेकिन यह 1980 के दशक में बहुत बड़े पैमाने पर एकीकरण (वीएलएसआई) का आगमन था जिसने वास्तव में सीएमओ की स्थिति को आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में एक आधारशिला के रूप में सीमेंट किया था।युग में सीएमओएस तकनीक ने समग्र डिजाइन प्रक्रिया को सरल करते हुए अलग -अलग तापमान और वोल्टेज में सर्किट विश्वसनीयता, शोर प्रतिरोध और प्रदर्शन को बढ़ाया।इन संवर्द्धन ने न केवल ट्रांजिस्टर की गिनती को एक ही चिप पर हजारों से लाखों तक बढ़ा दिया, बल्कि सीएमओ की कार्यक्षमता को डिजिटल और मिश्रित-सिग्नल वीएलएसआई दोनों डिजाइनों में भी बढ़ाया, जो अपनी बेहतर गति और अपनी बेहतर गति के कारण ट्रांजिस्टर-ट्रांसिस्टर लॉजिक (टीटीएल) जैसी पुरानी तकनीकों को बेहतर ढंग से आगे बढ़ाता है औरकम वोल्टेज संचालन।

सूची

सीएमओएस प्रौद्योगिकी की समझ

पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर (CMOS) तकनीक का विकास डिजिटल सर्किट डिजाइन को आगे बढ़ाने में बहुत बड़ा हिस्सा रहा है।यह मुख्य रूप से तेजी से प्रसंस्करण और कम ऊर्जा की खपत की आवश्यकता के कारण उभरा।द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJT) उपकरणों के विपरीत, जो वर्तमान प्रवाह पर निर्भर करते हैं, CMOS वोल्टेज-नियंत्रित तंत्र का उपयोग करता है।प्रमुख अंतर गेट पर करंट को कम करने में मदद करता है, जिससे बिजली के नुकसान में काफी कमी आती है।1970 के दशक में, सीएमओएस का उपयोग मुख्य रूप से उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स में किया गया था, जैसे कि इलेक्ट्रॉनिक घड़ियों।

परिदृश्य 1980 के दशक में बहुत बड़े पैमाने पर एकीकरण (वीएलएसआई) तकनीक के आगमन के साथ बदल गया, जिसने कई कारणों से सीएमओ को भारी रूप से अपनाया।CMOS कम शक्ति का उपयोग करता है, बेहतर शोर प्रतिरोध प्रदान करता है, और विभिन्न तापमानों और वोल्टेज में अच्छा प्रदर्शन करता है।यह सर्किट डिजाइन को भी सरल करता है जो विश्वसनीयता और लचीलापन बढ़ाता है।इन विशेषताओं ने सीएमओएस-आधारित चिप्स के एकीकरण घनत्व में भारी वृद्धि की अनुमति दी, जो हजारों से लेकर लाखों ट्रांजिस्टर प्रति चिप तक चलती है।

आज, CMOS डिजिटल और मिश्रित-सिग्नल VLSI दोनों डिजाइनों के लिए उपयोगी है, जो कम वोल्टेज पर अपनी बेहतर गति और दक्षता के कारण ट्रांजिस्टर-ट्रांसिस्टर लॉजिक (TTL) जैसी पुरानी तकनीकों से बेहतर प्रदर्शन करता है।इसका व्यापक उपयोग आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स पर सीएमओएस के परिवर्तनकारी प्रभाव को उजागर करता है, जिससे यह हर रोज़ गैजेट्स से लेकर उन्नत कम्प्यूटेशनल सिस्टम तक सब कुछ के लिए गो-टू तकनीक बन जाता है।

चित्रा 1: विद्युत विशेषताओं को संतुलित करने के लिए उपयोग करें

सीएमओ का कार्य सिद्धांत

पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर (CMOS) तकनीक का मुख्य सिद्धांत कुशल लॉजिक सर्किट बनाने के लिए एन-टाइप और पी-प्रकार ट्रांजिस्टर की एक जोड़ी का उपयोग करता है।एक एकल इनपुट सिग्नल इन ट्रांजिस्टर के स्विचिंग व्यवहार को नियंत्रित करता है, दूसरे को बंद करते समय एक को चालू करता है।यह डिजाइन अन्य अर्धचालक प्रौद्योगिकियों में उपयोग किए जाने वाले पारंपरिक पुल-अप प्रतिरोधों की आवश्यकता को समाप्त करता है, डिजाइन को सरल बनाता है और ऊर्जा दक्षता में सुधार करता है।

एक सीएमओएस सेटअप में, एन-टाइप एमओएसएफईटी (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकॉन्डक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) एक पुल-डाउन नेटवर्क बनाते हैं जो लॉजिक गेट के आउटपुट को कम वोल्टेज आपूर्ति से जोड़ता है, आमतौर पर ग्राउंड (वीएसएस)।यह पुराने NMOS लॉजिक सर्किट में लोड रेसिस्टर्स को बदल देता है, जो वोल्टेज संक्रमणों के प्रबंधन में कम प्रभावी थे और बिजली के नुकसान के लिए अधिक प्रवण थे।इसके विपरीत, पी-प्रकार MOSFETS एक पुल-अप नेटवर्क बनाते हैं जो आउटपुट को उच्च वोल्टेज आपूर्ति (VDD) से जोड़ता है।यह दोहरी-नेटवर्क व्यवस्था यह सुनिश्चित करती है कि आउटपुट को किसी भी दिए गए इनपुट के लिए स्थिर और अनुमानित रूप से नियंत्रित किया जाता है।

जब एक पी-प्रकार MOSFET का गेट सक्रिय हो जाता है, तो यह स्विच करता है जबकि इसी N- प्रकार MOSFET स्विच बंद हो जाता है, और इसके विपरीत।यह इंटरप्ले न केवल सर्किट आर्किटेक्चर को सरल करता है, बल्कि डिवाइस की परिचालन विश्वसनीयता और कार्यक्षमता को भी बढ़ाता है।CMOS तकनीक उन उपयोगकर्ताओं के लिए फायदेमंद है जिन्हें भरोसेमंद और कुशल इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम की आवश्यकता है।

चित्र 2: सीएमओएस तकनीक का परिचय

इन्वर्टर

इन्वर्टर डिजिटल सर्किट डिजाइन में एक प्राथमिक तत्व है, विशेष रूप से बाइनरी अंकगणित और तार्किक संचालन के लिए।मुख्य फ़ंक्शन बाइनरी लॉजिक स्तरों के भीतर इनपुट सिग्नल को उलटने के लिए है।सरल शब्दों में, एक '0' को कम या शून्य वोल्ट माना जाता है, और एक '1' उच्च या वी वोल्ट है।जब एक इन्वर्टर 0 वोल्ट का इनपुट प्राप्त करता है, तो यह वी वोल्ट को आउटपुट करता है, और जब यह वी वोल्ट प्राप्त करता है, तो यह 0 वोल्ट को आउटपुट करता है।

एक सत्य तालिका आमतौर पर सभी संभावित इनपुट और उनके संबंधित आउटपुट को सूचीबद्ध करके इन्वर्टर के फ़ंक्शन को प्रदर्शित करती है।यह तालिका स्पष्ट रूप से दिखाती है कि '0' का एक इनपुट '1' का आउटपुट पैदा करता है, और '1' का एक इनपुट '0' का आउटपुट होता है।कंप्यूटिंग और डिजिटल सिस्टम में तार्किक निर्णय और डेटा प्रोसेसिंग के लिए यह उलटा प्रक्रिया आवश्यक है।

अधिक जटिल डिजिटल इंटरैक्शन के लिए इन्वर्टर का संचालन आवश्यक है।यह उच्च-स्तरीय कम्प्यूटेशनल कार्यों के सुचारू निष्पादन को सक्षम करता है और सर्किट के भीतर डेटा प्रवाह को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने में मदद करता है।

तालिका 1: इन्वर्टर ट्रुथ टेबल

CMOS इन्वर्टर

सीएमओएस इन्वर्टर इलेक्ट्रॉनिक्स में दक्षता का एक मॉडल है, जिसमें एनएमओएस और पीएमओएस ट्रांजिस्टर के साथ एक सरल डिजाइन है जो श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।उनके फाटकों को इनपुट के रूप में एक साथ बांधा जाता है, और उनकी नालियां आउटपुट बनाने के लिए जुड़ी होती हैं।यह व्यवस्था ऊर्जा अपव्यय को कम करती है, ऊर्जा दक्षता के लिए सर्किट का अनुकूलन करती है।

जब इनपुट सिग्नल उच्च होता है (लॉजिक '1'), तो NMOS ट्रांजिस्टर चालू हो जाता है, वर्तमान का संचालन करता है और आउटपुट को कम स्थिति में खींचता है (तर्क '0')।इसी समय, पीएमओएस ट्रांजिस्टर बंद है, आउटपुट से सकारात्मक आपूर्ति को अलग कर रहा है।इसके विपरीत, जब इनपुट कम होता है (लॉजिक '0'), एनएमओएस ट्रांजिस्टर बंद हो जाता है, और पीएमओएस ट्रांजिस्टर चालू हो जाता है, आउटपुट को एक उच्च अवस्था में चलाता है (लॉजिक '1')।

NMOS और PMOS ट्रांजिस्टर के बीच यह समन्वय इन्वर्टर को इनपुट वोल्टेज V ariat आयनों के बावजूद स्थिर आउटपुट बनाए रखने की अनुमति देता है।यह सुनिश्चित करके कि एक ट्रांजिस्टर हमेशा बंद होता है जबकि दूसरा चालू होता है, सीएमओएस इन्वर्टर पावर का संरक्षण करता है और बिजली की आपूर्ति से जमीन तक एक प्रत्यक्ष विद्युत पथ को रोकता है।यह अनावश्यक बिजली नाली को रोकने में मदद करेगा।यह ड्यूल-ट्रांसिस्टर सेटअप डिजिटल सर्किटरी में सीएमओएस इन्वर्टर की प्राथमिक भूमिका को परिभाषित करता है, जो न्यूनतम ऊर्जा खपत और उच्च संकेत अखंडता के साथ विश्वसनीय तर्क उलटा प्रदान करता है।

चित्र 3: सीएमओएस लॉजिक गेट्स

NMOS इन्वर्टर

NMOS इन्वर्टर को एक सीधा और कुशल सेटअप का उपयोग करके बनाया गया है।इस कॉन्फ़िगरेशन में, गेट इनपुट के रूप में कार्य करता है, नाली आउटपुट के रूप में कार्य करता है, और स्रोत और सब्सट्रेट दोनों ग्राउंडेड हैं।इस व्यवस्था का मूल एक वृद्धि-प्रकार एन-चैनल MOSFET है।सही पूर्वाग्रह स्थापित करने के लिए एक लोड रोकनेवाला के माध्यम से नाली पर एक सकारात्मक वोल्टेज लागू किया जाता है।

जब गेट इनपुट को ग्राउंड किया जाता है, तो एक लॉजिक '0' का प्रतिनिधित्व करते हुए, गेट पर कोई वोल्टेज मौजूद नहीं है।वोल्टेज की यह कमी एक प्रवाहकीय चैनल को MOSFET में बनाने से रोकती है, जिससे यह उच्च प्रतिरोध के साथ एक खुला सर्किट बन जाता है।नतीजतन, न्यूनतम वर्तमान नाली से स्रोत तक बहता है, जिससे आउटपुट वोल्टेज +V के करीब बढ़ जाता है, जो एक तर्क '1' से मेल खाता है।जब गेट पर एक सकारात्मक वोल्टेज लागू किया जाता है, तो यह इलेक्ट्रॉनों को गेट ऑक्साइड इंटरफ़ेस में आकर्षित करता है, जिससे एन-टाइप चैनल बनता है।यह चैनल स्रोत और नाली के बीच प्रतिरोध को कम करता है, जिससे करंट को आउटपुट वोल्टेज को लगभग जमीनी स्तर, या लॉजिक '0' तक प्रवाहित करने और छोड़ने की अनुमति मिलती है।

यह ऑपरेशन NMOS इन्वर्टर को एक प्रभावी पुल-डाउन डिवाइस के रूप में दिखाता है, जो बाइनरी स्विचिंग कार्यों के लिए उपयोगी है।यह पहचानना मददगार है कि यह सेटअप 'ऑन' स्टेट में अधिक शक्ति का उपभोग करता है।बढ़ी हुई बिजली की खपत बिजली की आपूर्ति से जमीन तक निरंतर प्रवाह से उत्पन्न होती है जब ट्रांजिस्टर सक्रिय होता है, एनएमओएस इन्वर्टर डिजाइन में एक प्रमुख परिचालन व्यापार-बंद को उजागर करता है।

पीएमओएस इन्वर्टर

चित्र 4: सीएमओएस आईसीएस मूल बातें

पीएमओएस इन्वर्टर को एनएमओएस इन्वर्टर के समान लेकिन उलट विद्युत कनेक्शन के साथ संरचित किया गया है।इस सेटअप में, एक पीएमओएस ट्रांजिस्टर का उपयोग सब्सट्रेट और स्रोत दोनों पर लागू एक सकारात्मक वोल्टेज के साथ किया जाता है, जबकि लोड अवरोधक जमीन से जुड़ा होता है।

जब इनपुट वोल्टेज +V (लॉजिक '1') पर उच्च होता है, तो गेट-टू-सोर्स वोल्टेज शून्य हो जाता है, ट्रांजिस्टर को 'बंद' कर देता है।यह स्रोत और नाली के बीच एक उच्च प्रतिरोध पथ बनाता है, आउटपुट वोल्टेज को लॉजिक '0' पर कम रखता है।

जब इनपुट 0 वोल्ट (लॉजिक '0') पर होता है, तो गेट-टू-सोर्स वोल्टेज स्रोत के सापेक्ष नकारात्मक हो जाता है।यह नकारात्मक वोल्टेज गेट कैपेसिटर को चार्ज करता है, जो अर्धचालक सतह को एन-टाइप से पी-टाइप तक, और एक प्रवाहकीय चैनल का गठन करता है।यह चैनल स्रोत और नाली के बीच प्रतिरोध को काफी कम करता है, जिससे वर्तमान स्रोत से नाली तक स्वतंत्र रूप से प्रवाह करने की अनुमति मिलती है।नतीजतन, आउटपुट वोल्टेज आपूर्ति वोल्टेज +V के करीब बढ़ जाता है, जो एक तर्क '1' के अनुरूप है।

इस तरह, पीएमओएस ट्रांजिस्टर एक पुल-अप डिवाइस के रूप में कार्य करता है, जो सक्रिय होने पर सकारात्मक आपूर्ति वोल्टेज के लिए एक कम प्रतिरोध पथ प्रदान करता है।यह पीएमओएस इन्वर्टर को स्थिर और विश्वसनीय तर्क उलटा बनाने में एक प्राथमिक घटक बनाता है।यह सुनिश्चित करता है कि आवश्यकता पड़ने पर आउटपुट उच्च स्थिति में दृढ़ता से संचालित हो।

एक सीएमओ का क्रॉस सेक्शन

चित्रा 5: सीएमओएस गेट का क्रॉस सेक्शन

एक CMOS चिप NMOS और PMOS ट्रांजिस्टर को एक एकल सिलिकॉन सब्सट्रेट पर जोड़ती है, जो एक कॉम्पैक्ट और कुशल इन्वर्टर सर्किट बनाती है।इस सेटअप के एक क्रॉस-सेक्शन को देखना इन ट्रांजिस्टर के रणनीतिक प्लेसमेंट को दर्शाता है, कार्यक्षमता का अनुकूलन करता है और विद्युत हस्तक्षेप को कम करता है।

पीएमओएस ट्रांजिस्टर एन-टाइप सब्सट्रेट में एम्बेडेड होता है, जबकि एनएमओएस ट्रांजिस्टर को पी-वेल नामक एक अलग पी-प्रकार क्षेत्र में रखा जाता है।यह व्यवस्था यह सुनिश्चित करती है कि प्रत्येक ट्रांजिस्टर इष्टतम परिस्थितियों में संचालित होता है।पी-वेल एनएमओएस ट्रांजिस्टर के लिए परिचालन मैदान के रूप में कार्य करता है और हस्तक्षेप को रोकने के लिए एनएमओ और पीएमओएस ट्रांजिस्टर के विद्युत रास्तों को अलग करता है।यह अलगाव सिग्नल अखंडता और समग्र सीएमओएस सर्किट प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए सहायक है।

यह कॉन्फ़िगरेशन चिप को उच्च और निम्न तर्क राज्यों के बीच जल्दी और मज़बूती से स्विच करने की अनुमति देता है।एक इकाई में दोनों प्रकार के ट्रांजिस्टर को एकीकृत करके, सीएमओएस डिजाइन उनकी विद्युत विशेषताओं को संतुलित करता है, जिससे अधिक स्थिर और कुशल सर्किट संचालन होता है।यह एकीकरण आकार को कम करता है और सीएमओएस प्रौद्योगिकी के पीछे उन्नत इंजीनियरिंग को दिखाते हुए, आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रदर्शन में सुधार करता है।

एक सीएमओएस इन्वर्टर की शक्ति अपव्यय

CMOS तकनीक की एक प्रमुख विशेषता शक्ति अपव्यय में इसकी दक्षता है, विशेष रूप से स्थैतिक या निष्क्रिय राज्यों में।जब निष्क्रिय हो जाता है, तो एक सीएमओएस इन्वर्टर बहुत कम शक्ति खींचता है क्योंकि "ऑफ" ट्रांजिस्टर लीक होता है केवल एक न्यूनतम वर्तमान होता है।यह प्रभावशीलता ऊर्जा अपशिष्ट को बनाए रखने और पोर्टेबल उपकरणों के बैटरी जीवन को बढ़ाने के लिए सहायक है।

चित्रा 6: सीएमओएस सेंसर- औद्योगिक कैमरों के लिए

डायनामिक ऑपरेशन के दौरान, जब इन्वर्टर स्विच करता है, तो पावर अपव्यय अस्थायी रूप से बढ़ जाता है।यह स्पाइक इसलिए होता है, क्योंकि एक संक्षिप्त क्षण के लिए, NMOS और PMOS ट्रांजिस्टर दोनों आंशिक रूप से होते हैं, जो आपूर्ति वोल्टेज से जमीन तक वर्तमान प्रवाह के लिए एक अल्पकालिक प्रत्यक्ष पथ बनाते हैं।इस क्षणिक वृद्धि के बावजूद, एक सीएमओएस इन्वर्टर की समग्र औसत बिजली की खपत ट्रांजिस्टर-ट्रांसिस्टर लॉजिक (टीटीएल) जैसी पुरानी प्रौद्योगिकियों की तुलना में बहुत कम है।

विभिन्न परिचालन मोड में यह निरंतर कम बिजली का उपयोग CMOS सर्किट की ऊर्जा दक्षता को बढ़ाता है।इसे उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाना जहां बिजली की उपलब्धता सीमित है, जैसे कि मोबाइल डिवाइस और अन्य बैटरी-संचालित प्रौद्योगिकियां।

CMOS इनवर्टर का कम स्थिर-राज्य पावर ड्रॉ कम गर्मी उत्पन्न करता है जो डिवाइस घटकों पर थर्मल तनाव को कम करता है।यह कम गर्मी उत्पादन इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के जीवनकाल को लम्बा कर सकता है, जिससे सीएमओएस तकनीक अधिक टिकाऊ और लागत प्रभावी इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को डिजाइन करने में एक महत्वपूर्ण कारक बन जाती है।

सीएमओएस इन्वर्टर की डीसी वोल्टेज ट्रांसफर विशेषता

चित्र 7: शक्ति और गति दक्षता के लिए सर्किट का अनुकूलन करें

CMOS इन्वर्टर का DC वोल्टेज ट्रांसफर विशेषता (VTC) इसके व्यवहार को समझने के लिए एक प्राथमिक उपकरण है।यह स्थैतिक (गैर-स्विचिंग) स्थितियों में इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच संबंध दिखाता है, जो विभिन्न इनपुट स्तरों पर इन्वर्टर के प्रदर्शन का एक स्पष्ट दृश्य प्रदान करता है।

एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए CMOS इन्वर्टर में, जहां NMOS और PMOS ट्रांजिस्टर संतुलित हैं, VTC लगभग आदर्श है।यह सममित है और एक विशिष्ट इनपुट वोल्टेज दहलीज पर उच्च और निम्न आउटपुट वोल्टेज के बीच एक तेज संक्रमण है।यह दहलीज वह बिंदु है जहां इन्वर्टर एक लॉजिक स्टेट से दूसरे में स्विच करता है, जल्दी से लॉजिक '1' से '0' में बदल जाता है और इसके विपरीत।

वीटीसी की सटीकता डिजिटल सर्किट के परिचालन वोल्टेज रेंज को निर्धारित करने के लिए सहायक है।यह सटीक बिंदुओं की पहचान करता है जहां आउटपुट राज्यों को बदल देगा, यह सुनिश्चित करता है कि तर्क संकेत स्पष्ट और सुसंगत हैं, और वोल्टेज वी ariat आयनों के कारण त्रुटियों के जोखिम को कम करना।

सीएमओएस प्रौद्योगिकी के लाभ

सीएमओएस तकनीक कम स्थिर बिजली की खपत प्रदान करती है।इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए इसे अधिक उपयोगी बनाना, विशेष रूप से बैटरी-संचालित उपकरणों में, क्योंकि यह केवल तर्क राज्य लेनदेन के दौरान ऊर्जा का उपयोग करता है।

CMOS सर्किट का डिज़ाइन स्वाभाविक रूप से जटिलता को सरल बनाता है, जिससे एकल चिप पर तर्क कार्यों की एक कॉम्पैक्ट, उच्च घनत्व व्यवस्था की अनुमति मिलती है।इस सुविधा को माइक्रोप्रोसेसरों और मेमोरी चिप्स को बढ़ाने के लिए आवश्यक है, सिलिकॉन के भौतिक आकार का विस्तार किए बिना परिचालन क्षमताओं में सुधार करना।यह घनत्व लाभ प्रति यूनिट क्षेत्र में अधिक प्रसंस्करण शक्ति के लिए अनुमति देता है, प्रौद्योगिकी लघुकरण और सिस्टम एकीकरण में प्रगति की सुविधा प्रदान करता है।

सीएमओएस प्रौद्योगिकी की उच्च शोर प्रतिरक्षा हस्तक्षेप को कम करती है, इलेक्ट्रॉनिक शोर-प्रवण वातावरण में सीएमओएस-आधारित प्रणालियों के स्थिर और विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करती है।कम बिजली की खपत, कम जटिलता, और मजबूत शोर प्रतिरक्षा का संयोजन इलेक्ट्रॉनिक्स में एक मूलभूत तकनीक के रूप में सीएमओएस को मजबूत करता है।यह सरल सर्किट से लेकर जटिल डिजिटल कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर तक, अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला का समर्थन करता है।

चित्र 8: सीएमओएस प्रौद्योगिकी आरेख

CMOS तकनीक का पुनरावर्ती

सीएमओएस तकनीक आधुनिक डिजिटल सर्किट डिजाइन की एक आधारशिला है, जो एकल चिप पर एनएमओ और पीएमओएस ट्रांजिस्टर दोनों का उपयोग करती है।यह दोहरी-ट्रांसिस्टर दृष्टिकोण पूरक स्विचिंग के माध्यम से दक्षता को बढ़ाता है और बिजली की खपत को कम करता है, जो आज की ऊर्जा-सचेत दुनिया में फायदेमंद है।

CMOS सर्किट की ताकत उनकी कम बिजली की आवश्यकताओं और उत्कृष्ट शोर प्रतिरक्षा से आती है।ये लक्षण एक विश्वसनीय और जटिल डिजिटल एकीकृत सर्किट बनाने के लिए उपयोगी हैं।सीएमओएस प्रौद्योगिकी प्रभावी रूप से इलेक्ट्रिकल हस्तक्षेप का विरोध करती है, इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम की स्थिरता और प्रदर्शन में सुधार करती है।

CMOS की कम स्थिर बिजली की खपत और विश्वसनीय संचालन इसे कई अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा विकल्प बनाते हैं।उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर उच्च-अंत कंप्यूटिंग सिस्टम तक, सीएमओएस टेक्नोलॉजी की अनुकूलनशीलता और दक्षता इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में नवाचार को आगे बढ़ाती है।इसका व्यापक उपयोग डिजिटल तकनीक को आगे बढ़ाने में इसके महत्व को उजागर करता है।

निष्कर्ष

सीएमओएस तकनीक डिजिटल सर्किट डिजाइन के क्षेत्र में नवाचार के एक प्रतिमान के रूप में खड़ा है, लगातार बुनियादी गैजेट से जटिल कम्प्यूटेशनल सिस्टम तक इलेक्ट्रॉनिक्स की उन्नति को बढ़ाती है।कुशल स्विचिंग, न्यूनतम बिजली अपव्यय, और शोर प्रतिरक्षा के एक उच्च डिग्री के लिए अनुमति दी गई एकल चिप पर NMOS और PMO के दोहरे-ट्रांसिस्टर सेटअप, CMOs को घने, एकीकृत सर्किट के निर्माण में उपयोगी बनाते हैं।प्रदर्शन का त्याग किए बिना बिजली की खपत को कम करना पोर्टेबल, बैटरी-संचालित उपकरणों के युग में साबित हुआ है।विभिन्न परिचालन और पर्यावरणीय परिस्थितियों को संभालने में सीएमओएस तकनीक की मजबूती ने कई डोमेन में अपने अनुप्रयोगों को व्यापक बना दिया है।जैसा कि यह विकसित करना जारी है, सीएमओएस तकनीक इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन के भविष्य के परिदृश्य को आकार देने में मदद कर सकती है।यह सुनिश्चित करता है कि टी तकनीकी नवाचार में सबसे आगे रहे और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में ऊर्जा दक्षता और लघुकरण के लिए बढ़ती मांगों को पूरा करना जारी है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न [FAQ]

1. सीएमओ डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स में कैसे काम करता है?

पूरक धातु-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर (CMOS) तकनीक डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स में मूलभूत है, मुख्य रूप से क्योंकि यह कुशलता से उपकरणों में बिजली के प्रवाह को नियंत्रित करती है।व्यवहार में, एक सीएमओएस सर्किट में दो प्रकार के ट्रांजिस्टर शामिल हैं: एनएमओएस और पीएमओ।इन्हें यह सुनिश्चित करने के लिए व्यवस्थित किया जाता है कि ट्रांजिस्टर में से केवल एक समय में संचालन करता है, जो सर्किट द्वारा खपत ऊर्जा को काफी कम कर देता है।

जब एक CMOS सर्किट ऑपरेशन में होता है, तो एक ट्रांजिस्टर करंट को ब्लॉक करता है जबकि दूसरा इसे पास करने देता है।उदाहरण के लिए, यदि '1' (उच्च वोल्टेज) का एक डिजिटल सिग्नल एक CMOS इन्वर्टर में इनपुट है, तो NMOS ट्रांजिस्टर चालू होता है (आचरण), और PMOS बंद हो जाता है (ब्लॉक करंट), जिसके परिणामस्वरूप कम वोल्टेज या '0' होता है।आउटपुट पर।इसके विपरीत, '0' का एक इनपुट PMOS को सक्रिय करता है और NMOs को निष्क्रिय कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च आउटपुट होता है।यह स्विचिंग यह सुनिश्चित करता है कि न्यूनतम शक्ति बर्बाद हो जाए, जिससे स्मार्टफोन और कंप्यूटर जैसे उपकरणों के लिए सीएमओएस आदर्श बन जाता है जहां बैटरी दक्षता की आवश्यकता होती है।

2. MOSFET और CMOS के बीच क्या अंतर है?

MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) एक प्रकार का ट्रांजिस्टर है जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल को स्विच करने के लिए किया जाता है।दूसरी ओर, CMOS, एक ऐसी तकनीक को संदर्भित करता है जो डिजिटल लॉजिक सर्किट बनाने के लिए दो पूरक प्रकार के MOSFETs (NMOS और PMO) का उपयोग करती है।

प्राथमिक भेद उनके आवेदन और दक्षता में निहित है।एक एकल MOSFET एक स्विच के रूप में कार्य कर सकता है या संकेतों को बढ़ा सकता है, शक्ति के निरंतर प्रवाह की आवश्यकता होती है और संभावित रूप से अधिक गर्मी उत्पन्न होती है।CMOS, NMOS और PMOS दोनों ट्रांजिस्टर दोनों को एकीकृत करके, एक या दूसरे का उपयोग करने के बीच वैकल्पिक रूप से, आवश्यक शक्ति और गर्मी को कम करता है।यह सीएमओ को आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है जिनके लिए उच्च दक्षता और कॉम्पैक्टनेस की आवश्यकता होती है।

3. यदि आप CMOs को साफ करते हैं तो क्या होता है?

कंप्यूटर पर CMOs को साफ़ करना BIOS (बेसिक इनपुट/आउटपुट सिस्टम) सेटिंग्स को उनके फ़ैक्टरी डिफॉल्ट्स में रीसेट करता है।यह अक्सर हार्डवेयर या बूट समस्याओं का निवारण करने के लिए किया जाता है जो गलत या दूषित BIOS सेटिंग्स के कारण उत्पन्न हो सकते हैं।

CMOs को साफ़ करने के लिए, आप आमतौर पर एक जम्पर का उपयोग करके मदरबोर्ड पर एक विशिष्ट जोड़ी पिन को कम करते हैं, या कुछ मिनटों के लिए CMOS बैटरी को हटा देते हैं।यह क्रिया BIOS में वाष्पशील मेमोरी को फ्लश करती है, किसी भी कॉन्फ़िगरेशन जैसे कि बूट ऑर्डर, सिस्टम समय और हार्डवेयर सेटिंग्स को मिटाती है।CMOs को साफ़ करने के बाद, आपको अपनी कंप्यूटिंग आवश्यकताओं या हार्डवेयर संगतता के अनुसार BIOS सेटिंग्स को फिर से कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता हो सकती है।

4. CMOS की जगह क्या होगी?

जबकि CMOS तकनीक अभी भी प्रचलित है, चल रहे अनुसंधान का उद्देश्य ऐसे विकल्पों को विकसित करना है जो संभावित रूप से अधिक दक्षता, गति और एकीकरण की पेशकश कर सकते हैं क्योंकि प्रौद्योगिकी के पैमाने पर आगे चलते हैं।

ग्राफीन ट्रांजिस्टर को उनके असाधारण विद्युत गुणों के लिए खोजा जा रहा है, जैसे कि सिलिकॉन की तुलना में उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता, जिससे तेजी से प्रसंस्करण गति हो सकती है।

क्वांटम बिट्स का उपयोग करता है जो एक साथ कई राज्यों में मौजूद हो सकते हैं, विशिष्ट संगणनाओं के लिए घातीय गति में वृद्धि की पेशकश करते हैं।

स्पिनट्रॉनिक्स: डेटा को एनकोड करने के लिए, उनके चार्ज के बजाय इलेक्ट्रॉनों के स्पिन का उपयोग करता है, संभावित रूप से बिजली की खपत को कम करता है और डेटा प्रोसेसिंग क्षमताओं को बढ़ाता है।

जबकि ये प्रौद्योगिकियां आशाजनक हैं, डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स में एक नए मानक के लिए सीएमओ से संक्रमण करने के लिए तकनीकी चुनौतियों पर काबू पाने और नई विनिर्माण प्रौद्योगिकियों में पर्याप्त निवेश की आवश्यकता होगी।अब तक, CMOS अपनी विश्वसनीयता और लागत-प्रभावशीलता के कारण डिजिटल सर्किट डिजाइन में सबसे व्यावहारिक और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीक बनी हुई है।