电工电子综述cmos集成电路

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1、CMOS集成电路摘要：CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor），互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件，是组成CMOS数字集成电路的基本单元。CMOS集成电路是目前大规模(LSI)和超大规模(VLSI)集成电路中广泛应用的一种电路结构，相对于传统的双极型、NMOS和PMOS集成电路而言，其在功率消耗、噪声抑制等方面具有明显的优势。关键词：CMOS集成电路优势工作原理防护措施一、CMOS集成电路简介CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor），互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大

2、器件，是组成CMOS数字集成电路的基本单元。在计算机领域，CMOS常指保存计算机基本启动信息（如日期、时间、启动设置等）的芯片。有时人们会把CMOS和BIOS混称，其实CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。CMOSROM本身只是一块存储器，只有数据保存功能。而对BIOS中各项参数的设定要通过专门的程序。BIOS设置程序一般都被厂商整合在芯片中，在开机时通过特定的按键就可进入BIOS设置程序，方便地对系统进行设置。因此BIOS设置有时也被叫做CMOS设置。早期

3、的CMOS是一块单独的芯片MC146818A（DIP封装），共有64个字节存放系统信息。386以后的微机一般将MC146818A芯片集成到其它的IC芯片中（如82C206，PQFP封装），586以后主板上更是将CMOS与系统实时时钟和后备电池集成到一块叫做DALLDADS1287的芯片中。随着微机的发展、可设置参数的增多，现在的CMOSROM一般都有128字节及至256字节的容量。为保持兼容性，各BIOS厂商都将自己的BIOS中关于CMOSROM的前64字节内容的设置统一与MC146818A的CMOSROM格式一致，而在扩展出来的部分加入自己的特殊设置，所以不同厂家的B

4、IOS芯片一般不能互换，即使是能互换的，互换后也要对CMOS信息重新设置以确保系统正常运行。1963年，仙童半导体（FairchildSemiconductor）的FrankWanlass发明了CMOS电路。到了1968年，美国无线电公司（RCA）一个由亚伯·梅德温（AlbertMedwin）领导[1]的研究团队成功研发出第一个CMOS集成电路（IntegratedCircuit）。早期的CMOS元件虽然功率消耗比常见的晶体管-晶体管逻辑电路（Transistor-to-TransistorLogic,TTL）要来得低，但是因为操作速度较慢的缘故，所以大多数应用CMOS

5、的场合都和降低功耗、延长电池使用时间有关，例如电子表。不过经过长期的研究与改良，今日的CMOS元件无论在使用的面积、操作的速度、耗损的功率，以及制造的成本上都比另外一种主流的半导体制程BJT（BipolarJunctionTransistor，双载子晶体管）要有优势，很多在BJT无法实现或是成本太高的设计，利用CMOS皆可顺利的完成。　　早期分离式CMOS逻辑元件只有“4000系列”一种（RCA'COS/MOS'制程），到了后来的“7400系列”时，很多逻辑芯片已经可以利用CMOS、NMOS，甚至是BiCMOS（双载子互补式金氧半）制程实现。　　早期的CMOS元件和主要

6、的竞争对手BJT相比，很容易受到静电放电（ElectroStaticDischarge,ESD）的破坏。而新一代的CMOS芯片多半在输出入接脚（I/Opin）和电源及接地端具备ESD保护电路，以避免内部电路元件的闸极或是元件中的PN接面（PN-Junction）被ESD引起的大量电流烧毁。不过大多数芯片制造商仍然会特别警告使用者尽量使用防静电的措施来避免超过ESD保护电路能处理的能量破坏半导体元件，例如安装内存模组到个人电脑上时，通常会建议使用者配戴防静电手环之类的设备。　　此外，早期的CMOS逻辑元件（如4000系列）的操作范围可由3伏特至18伏特的直流电压，所以CM

7、OS元件的闸极使用铝做为材料。而多年来大多数使用CMOS制造的逻辑芯片也多半在TTL标准规格的5伏特底下操作，直到1990年后，有越来越多低功耗的需求与讯号规格出现，取代了虽然有着较简单的讯号接口、但是功耗与速度跟不上时代需求的TTL。此外，随着MOSFET元件的尺寸越做越小，闸极氧化层的厚度越来越薄，所能承受的闸极电压也越来越低，有些最新的CMOS制程甚至已经出现低于1伏特的操作电压。这些改变不但让CMOS芯片更进一步降低功率消耗，也让元件的性能越来越好。　　近代的CMOS闸极多半使用多晶硅制作。和金属闸极比起来，多晶硅的优点在于对温度