पीएमओएस तर्क: Difference between revisions
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[[File:CT7004.jpg|thumb|पीएमओएस घड़ी आईसी, 1974]]'''पीएमओएस तर्क''' पी-चैनल, | [[File:CT7004.jpg|thumb|पीएमओएस घड़ी आईसी, 1974]]'''पीएमओएस तर्क''' पी-चैनल, वृद्धि मोड मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी) पर आधारित [[डिजिटल सर्किट]] का एक परिवार है। 1960 के दशक के अंत में और 1970 के दशक के प्रारंभ में, एनएमओएस और [[CMOS|सीएमओएस]] उपकरणों द्वारा प्रतिस्थापित किए जाने से पहले बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट के लिए पीएमओएस तर्क प्रमुख अर्धचालक तकनीक थी। | ||
== इतिहास और आवेदन == | == इतिहास और आवेदन == | ||
{{Main|एमओएसएफईटी#प्रारंभिक इतिहास}} | {{Main|एमओएसएफईटी#प्रारंभिक इतिहास}} | ||
{{See also|डिप्लेशन-लोड एनएमओएस लॉजिक#इतिहास और पृष्ठभूमि}} | {{See also|डिप्लेशन-लोड एनएमओएस लॉजिक#इतिहास और पृष्ठभूमि}} | ||
1959 में [[मोहम्मद ओटाला]] और डावोन कहंग ने [[बेल लैब्स]] में पहला काम करने वाला मॉस्फेट बनाया था।<ref name="computerhistory">{{cite web|url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/metal-oxide-semiconductor-mos-transistor-demonstrated/|title=1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated|publisher=[[Computer History Museum]]}}</ref> उन्होंने पीएमओएस और एनएमओएस दोनों उपकरणों का निर्माण किया लेकिन केवल पीएमओएस उपकरण ही काम | 1959 में [[मोहम्मद ओटाला]] और डावोन कहंग ने [[बेल लैब्स]] में पहला काम करने वाला मॉस्फेट बनाया था।<ref name="computerhistory">{{cite web|url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/metal-oxide-semiconductor-mos-transistor-demonstrated/|title=1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated|publisher=[[Computer History Museum]]}}</ref> उन्होंने पीएमओएस और एनएमओएस दोनों उपकरणों का निर्माण किया लेकिन केवल पीएमओएस उपकरण में ही काम करा था।<ref name="Lojek">{{cite book |last1=Lojek |first1=Bo |title=सेमीकंडक्टर इंजीनियरिंग का इतिहास|url=https://archive.org/details/historysemicondu00loje_697 |url-access=limited |date=2007 |publisher=[[Springer Science & Business Media]] |isbn=9783540342588 |pages=[https://archive.org/details/historysemicondu00loje_697/page/n327 321–323]}}</ref> निर्माण प्रक्रिया में प्रदूषकों को व्यावहारिक एनएमओएस उपकरणों के निर्माण के लिए पर्याप्त रूप से प्रबंधित करने से पहले एक दशक से अधिक समय लगता था। | ||
[[द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर]] की तुलना में, एक एकीकृत सर्किट में उपयोग के लिए उस समय उपलब्ध एकमात्र अन्य उपकरण, मॉस्फेट कई फायदे प्रदान करता है: | [[द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर]] की तुलना में, एक एकीकृत सर्किट में उपयोग के लिए उस समय उपलब्ध एकमात्र अन्य उपकरण, मॉस्फेट कई फायदे प्रदान करता है: | ||
*समान परिशुद्धता की सेमीकंडक्टर | *समान परिशुद्धता की सेमीकंडक्टर उपकरण निर्माण प्रक्रियाओं को देखते हुए, एक मॉस्फेट को द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर के क्षेत्र के केवल 10% की आवश्यकता होती है।<ref name=seifart>{{cite book |title=डिजिटल सर्किट और सर्किट|trans-title=Digital Circuits and Integrated Circuits |language=de |author=Manfred Seifart |publisher=VEB Verlag Technik |place=Berlin |date=1982 |OCLC=923116729}}</ref>{{rp|pages=87}} मुख्य कारण यह है कि एमओएसएफईटी स्वयं-इन्सुलेटिंग है और चिप पर निकटतम घटकों से पी-एन जंक्शन अलगाव की आवश्यकता नहीं होती है। | ||
* एक एमओएसएफईटी को कम प्रक्रिया चरणों की आवश्यकता होती है और इसलिए निर्माण के लिए सरल और सस्ता है (एक प्रसार डोपिंग कदम<ref name=seifart/>{{rp|pages=87}} द्विध्रुवीय प्रक्रिया के लिए चार की तुलना में<ref name=seifart/>{{rp|pages=50}}) | * एक एमओएसएफईटी को कम प्रक्रिया चरणों की आवश्यकता होती है और इसलिए निर्माण के लिए सरल और सस्ता होता है (एक प्रसार डोपिंग कदम<ref name=seifart/>{{rp|pages=87}} द्विध्रुवीय प्रक्रिया के लिए चार की तुलना में<ref name=seifart/>{{rp|pages=50}}) | ||
*चूंकि एमओएसएफईटी के लिए कोई स्थिर गेट धारा नहीं है, एमओएसएफईटी पर आधारित एक एकीकृत सर्किट की | *चूंकि एमओएसएफईटी के लिए कोई स्थिर गेट धारा नहीं होती है, एमओएसएफईटी पर आधारित एक एकीकृत सर्किट की विद्युत खपत कम हो सकती है। | ||
द्विध्रुवी एकीकृत परिपथों के सापेक्ष नुकसान थे: | द्विध्रुवी एकीकृत परिपथों के सापेक्ष नुकसान थे: | ||
* बड़े [[ गेट समाई ]] के कारण स्विचिंग स्पीड अधिक कम थी। | * बड़े [[ गेट समाई |गेट]] के कारण स्विचिंग स्पीड अधिक कम थी। | ||
*प्रारंभिक मॉस्फेट्स | *प्रारंभिक मॉस्फेट्स के उच्च [[सीमा वोल्टेज]] के कारण न्यूनतम विद्युत-आपूर्ति वोल्टेज (-24 V से -28 V) हो जाता है<ref>{{cite book |title=Mogisters: The New Generation of MOS Monolithic Shift Registers |publisher=General Instrument Corp. |date=1965 |url=https://archive.org/details/TNM_Mogisters_-_The_New_Generation_of_MOS_Monolithic_Shift_Registers_from_General_Instrument_Corp/page/n1}}</ref>) | ||
[[सामान्य माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक]] ने 1964 में पहला वाणिज्यिक पीएमओएस सर्किट प्रस्तुत किया, 120 एमओएसएफईटी के साथ 20-बिट शिफ्ट रजिस्टर - उस समय एकीकरण का एक अविश्वसनीय स्तर है।<ref name=chm64>{{cite web |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/first-commercial-mos-ic-introduced/ |title=1964: First Commercial MOS IC Introduced |publisher=Computer History Museum |access-date=2020-12-07}}</ref> [[विक्टर टेक्नोलॉजी]] के लिए इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर के लिए 23 कस्टम एकीकृत सर्किट का एक सेट विकसित करने के लिए 1965 में जनरल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक द्वारा प्रयास<ref name=chm64/>उस समय पीएमओएस सर्किट की विश्वसनीयता को देखते हुए बहुत महत्वाकांक्षी साबित हुआ और अंततः जनरल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के निधन का कारण बना।<ref>{{cite web |url=https://computerhistory.org/blog/13-sextillion-counting-the-long-winding-road-to-the-most-frequently-manufactured-human-artifact-in-history/ |title=13 Sextillion & Counting: The Long and Winding Road to the Most Frequently Manufactured Human Artifact in History |publisher=Computer History Museum |date=2018-04-02 |access-date=2020-12-08}}</ref> अन्य कंपनियों ने बड़े शिफ्ट रजिस्टर (सामान्य उपकरण) जैसे पीएमओएस सर्किट का निर्माण जारी रखा<ref>{{cite book |title=सामान्य उपकरण एमओएस इंटीग्रेटेड सर्किट|publisher=General Instrument Microelectronics Division |date=September 1966 |url=https://archive.org/details/TNM_MOS_Integrated_Circuit_MOS_Transistor_-_Gener_20171020_0178}}</ref> या एनालॉग [[ बहुसंकेतक ]] 3705 ([[फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर]])<ref>{{cite book |title=नया एमओएस मल्टीप्लेक्स स्विच बाइपोलर कम्पैटिबल है|author=M. J. Robles |publisher=Fairchild Semiconductor |date=1968-04-09 |url=http://smithsonianchips.si.edu/ice/Series11Artwork/images/100520b.jpg}}</ref> जो उस समय की द्विध्रुवीय प्रौद्योगिकियों में संभव नहीं थे। | [[सामान्य माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक]] ने 1964 में पहला वाणिज्यिक पीएमओएस सर्किट प्रस्तुत किया गया था, 120 एमओएसएफईटी के साथ 20-बिट शिफ्ट रजिस्टर - उस समय एकीकरण का एक अविश्वसनीय स्तर है।<ref name=chm64>{{cite web |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/first-commercial-mos-ic-introduced/ |title=1964: First Commercial MOS IC Introduced |publisher=Computer History Museum |access-date=2020-12-07}}</ref> [[विक्टर टेक्नोलॉजी]] के लिए इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर के लिए 23 कस्टम एकीकृत सर्किट का एक सेट विकसित करने के लिए 1965 में जनरल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक द्वारा प्रयास किया गया था<ref name=chm64/>उस समय पीएमओएस सर्किट की विश्वसनीयता को देखते हुए बहुत महत्वाकांक्षी साबित हुआ और अंततः जनरल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के निधन का कारण बना।<ref>{{cite web |url=https://computerhistory.org/blog/13-sextillion-counting-the-long-winding-road-to-the-most-frequently-manufactured-human-artifact-in-history/ |title=13 Sextillion & Counting: The Long and Winding Road to the Most Frequently Manufactured Human Artifact in History |publisher=Computer History Museum |date=2018-04-02 |access-date=2020-12-08}}</ref> अन्य कंपनियों ने बड़े शिफ्ट रजिस्टर (सामान्य उपकरण) जैसे पीएमओएस सर्किट का निर्माण जारी रखा<ref>{{cite book |title=सामान्य उपकरण एमओएस इंटीग्रेटेड सर्किट|publisher=General Instrument Microelectronics Division |date=September 1966 |url=https://archive.org/details/TNM_MOS_Integrated_Circuit_MOS_Transistor_-_Gener_20171020_0178}}</ref> या एनालॉग [[ बहुसंकेतक |बहुसंकेतक]] 3705 ([[फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर]])<ref>{{cite book |title=नया एमओएस मल्टीप्लेक्स स्विच बाइपोलर कम्पैटिबल है|author=M. J. Robles |publisher=Fairchild Semiconductor |date=1968-04-09 |url=http://smithsonianchips.si.edu/ice/Series11Artwork/images/100520b.jpg}}</ref> जो उस समय की द्विध्रुवीय प्रौद्योगिकियों में संभव नहीं थे। | ||
1968 में [[पॉलीसिलिकॉन]] [[स्व-संरेखित गेट]] तकनीक की शुरुआत के साथ एक बड़ा सुधार | 1968 में [[पॉलीसिलिकॉन]] [[स्व-संरेखित गेट]] तकनीक की शुरुआत के साथ एक बड़ा सुधार आया था।<ref name=chm68>{{cite web |title=1968: Silicon Gate Technology Developed for ICs |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/silicon-gate-technology-developed-for-ics/ |publisher=Computer History Museum |access-date=2020-12-11}}</ref> फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर में टॉम क्लेन और [[फेडेरिको फागिन]] ने इसे व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए स्व-संरेखित गेट प्रक्रिया में सुधार किया था, जिसके परिणामस्वरूप एनालॉग मल्टीप्लेक्सर 3708 को पहले सिलिकॉन-गेट एकीकृत सर्किट के रूप में जारी किया गया था।<ref name=chm68/> स्व-संरेखित गेट प्रक्रिया ने सख्त विनिर्माण सहनशीलता की अनुमति दी थी और इस प्रकार छोटे एमओएसएफईटी और कम, लगातार गेट कैपेसिटेंस दोनों। उदाहरण के लिए, पीएमओएस मेमोरी के लिए इस तकनीक ने आधे चिप क्षेत्र में तीन से पांच गुना गति प्रदान की थी।<ref name=chm68/> पॉलीसिलिकॉन गेट सामग्री ने न केवल स्व-संरेखित गेट को संभव बनाया, जबकि इसके परिणामस्वरूप थ्रेशोल्ड वोल्टेज भी कम हो गया था और परिणामस्वरूप कम न्यूनतम विद्युत आपूर्ति वोल्टेज (जैसे -16 V)<ref>{{cite book |title=इंटेल मेमोरी डिज़ाइन हैंडबुक|publisher=Intel |date=Aug 1973 |url=http://www.decadecounter.com/vta/pdf/Intel%20Memory%20Design%20Handbook%20[1973-08].pdf |access-date=2020-12-18}}</ref>{{rp|page=1-13}}), विद्युत की खपत को कम करना होता है। कम विद्युत आपूर्ति वोल्टेज के कारण, सिलिकॉन गेट पीएमओएस तर्क को अधिकांशतः उच्च वोल्टेज पीएमओएस के रूप में पुराने, धातु-गेट पीएमओएस के विपरीत कम वोल्टेज पीएमओएस के रूप में संदर्भित किया जाता है।<ref name=seifart/>{{rp|pages=89}} | ||
विभिन्न कारणों से फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर पीएमओएस एकीकृत परिपथों के विकास के साथ उतनी गहनता से आगे नहीं बढ़ा जितना इसमें सम्मलित प्रबंधक चाहते थे।<ref name="Sah1303">{{cite journal |last=Sah |first=Chih-Tang |author-link=Chih-Tang Sah |title=एमओएस ट्रांजिस्टर का विकास-गर्भाधान से वीएलएसआई तक|journal=[[Proceedings of the IEEE]] |date=October 1988 |volume=76 |issue=10 |pages=1280–1326 |doi=10.1109/5.16328 |url=http://www.dejazzer.com/ece723/resources/Evolution_of_the_MOS_transistor.pdf |issn=0018-9219}}</ref>{{rp|pages=1302}} उनमें से दो, [[गॉर्डन मूर]] और [[ रॉबर्ट नोयस ]] ने 1968 में इसके अतिरिक्त अपना खुद का स्टार्टअप खोजने का फैसला | विभिन्न कारणों से फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर पीएमओएस एकीकृत परिपथों के विकास के साथ उतनी गहनता से आगे नहीं बढ़ा जितना इसमें सम्मलित प्रबंधक चाहते थे।<ref name="Sah1303">{{cite journal |last=Sah |first=Chih-Tang |author-link=Chih-Tang Sah |title=एमओएस ट्रांजिस्टर का विकास-गर्भाधान से वीएलएसआई तक|journal=[[Proceedings of the IEEE]] |date=October 1988 |volume=76 |issue=10 |pages=1280–1326 |doi=10.1109/5.16328 |url=http://www.dejazzer.com/ece723/resources/Evolution_of_the_MOS_transistor.pdf |issn=0018-9219}}</ref>{{rp|pages=1302}} उनमें से दो, [[गॉर्डन मूर]] और [[ रॉबर्ट नोयस |रॉबर्ट नोयस]] ने 1968 में इसके अतिरिक्त अपना खुद का स्टार्टअप खोजने का फैसला किया था। वे शीघ्र ही बाद में अन्य फेयरचाइल्ड इंजीनियरों से जुड़ गए, जिनमें फेडेरिको फागिन और [[वाडाज़]] सम्मलित थे। इंटेल ने 1969 में 256 बिट की क्षमता वाली अपनी पहली पीएमओएस [[स्थिर रैंडम-एक्सेस मेमोरी]], इंटेल 1101 प्रस्तुत की थी।<ref name="Sah1303"/>{{rp|pages=1303}} 1970 में 1024-बिट [[गतिशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी]] [[इंटेल 1103]] का अनुसरण किया गया।<ref name=chm70>{{cite web |title=1970: MOS dynamic RAM Competes with Magnetic Core Memory on Price |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/mos-dynamic-ram-competes-with-magnetic-core-memory-on-price/ |publisher=Computer History Museum |access-date=2020-12-17}}</ref> 1103 एक व्यावसायिक सफलता थी जिसने कंप्यूटरों में [[चुंबकीय कोर मेमोरी]] को जल्दी से बदलना प्रारंभ कर दिया।<ref name=chm70/> इंटेल ने अपना पहला पीएमओएस [[माइक्रोप्रोसेसर]], [[Intel 4004|इंटेल 4004]], 1971 में प्रस्तुत किया। कई कंपनियों ने इंटेल के नेतृत्व का अनुसरण किया था। अधिकांश [[माइक्रोप्रोसेसर कालक्रम]] पीएमओएस तकनीक में निर्मित किए गए थे: [[Intel 4040|इंटेल 4040]] और [[Intel 8008|इंटेल 8008]], [[IMP-16|आईएमपी-16]], [[ राष्ट्रीय सेमीकंडक्टर |राष्ट्रीय सेमीकंडक्टर]] पीएसीई और नेशनल सेमीकंडक्टर एससी/एमपी, [[नेशनल सेमीकंडक्टर पेस]], [[टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स TMS1000|टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स टीएमएस1000]], [[रॉकवेल पीपीएस-4]]<ref>{{cite web|url=http://www.antiquetech.com/?page_id=796|title=Rockwell PPS-4|publisher=The Antique Chip Collector's Page|access-date=2020-12-21}}</ref> और पीपीएस-8<ref>{{cite book |title=समानांतर प्रसंस्करण प्रणाली (पीपीएस) माइक्रो कंप्यूटर|publisher=Rockwell International |date=Oct 1974 |url=https://archive.org/details/bitsavers_rockwellPP_3454845/ |access-date=2020-12-21}}</ref>। माइक्रोप्रोसेसरों की इस सूची में कई व्यावसायिक प्रथम है: पहला 4-बिट माइक्रोप्रोसेसर (4004), पहला 8-बिट माइक्रोप्रोसेसर (8008), पहला सिंगल-चिप 16-बिट माइक्रोप्रोसेसर (पीएसीई), और पहला सिंगल-चिप 4-बिट माइक्रोकंट्रोलर (टीएमएस1000, [[सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट]] के समान चिप पर रैम और [[ केवल पढ़ने के लिये मेमोरी |रोम]])। | ||
1972 तक, एनएमओएस तकनीक अंततः उस बिंदु तक विकसित हो गई थी जहाँ इसे वाणिज्यिक उत्पादों में उपयोग किया जा सकता था। दोनों इंटेल (2102 के साथ)<ref name="Intel-Product-Timeline">{{cite web|url=http://download.intel.com/museum/research/arc_collect/timeline/TimelineDateSort7_05.pdf|title=इंटेल उत्पादों की कालानुक्रमिक सूची। उत्पादों को तिथि के अनुसार क्रमबद्ध किया जाता है।|date=July 2005|work=Intel museum|publisher=Intel Corporation|archive-url=https://web.archive.org/web/20070809053720/http://download.intel.com/museum/research/arc_collect/timeline/TimelineDateSort7_05.pdf|archive-date=August 9, 2007|access-date=July 31, 2007}}</ref> और [[आईबीएम]]<ref name=chm70/>1 kbit मेमोरी चिप प्रस्तुत | 1972 तक, एनएमओएस तकनीक अंततः उस बिंदु तक विकसित हो गई थी जहाँ इसे वाणिज्यिक उत्पादों में उपयोग किया जा सकता था। दोनों इंटेल (2102 के साथ)<ref name="Intel-Product-Timeline">{{cite web|url=http://download.intel.com/museum/research/arc_collect/timeline/TimelineDateSort7_05.pdf|title=इंटेल उत्पादों की कालानुक्रमिक सूची। उत्पादों को तिथि के अनुसार क्रमबद्ध किया जाता है।|date=July 2005|work=Intel museum|publisher=Intel Corporation|archive-url=https://web.archive.org/web/20070809053720/http://download.intel.com/museum/research/arc_collect/timeline/TimelineDateSort7_05.pdf|archive-date=August 9, 2007|access-date=July 31, 2007}}</ref> और [[आईबीएम]]<ref name=chm70/>1 kbit मेमोरी चिप प्रस्तुत की थी। चूंकि एनएमओएस एमओएसएफईटी के एन-टाइप चैनल में [[इलेक्ट्रॉन गतिशीलता]] पीएमओएस एमओएसएफईटीएस के पी-टाइप चैनल में [[इलेक्ट्रॉन छेद|इलेक्ट्रॉन]] गतिशीलता के लगभग तीन गुना होता है, एनएमओएस तर्क एक बढ़ी हुई स्विचिंग गति की अनुमति देता है। इस कारण एनएमओएस तर्क ने तेजी से पीएमओएस तर्क को बदलना प्रारंभ कर दिया था। 1970 के दशक के अंत तक, एनएमओएस माइक्रोप्रोसेसरों ने पीएमओएस प्रोसेसरों को पीछे छोड़ दिया था।<ref name="Kuhn">{{cite book |last1=Kuhn |first1=Kelin |title=सीएमओएस अनुप्रयोगों के लिए उच्च गतिशीलता सामग्री|date=2018 |publisher=[[Woodhead Publishing]] |isbn=9780081020623 |chapter=CMOS and Beyond CMOS: Scaling Challenges |page=1 |url=https://books.google.com/books?id=sOJgDwAAQBAJ&pg=PA1}}</ref> सरल कैलकुलेटर और घड़ियों जैसे अनुप्रयोगों के लिए इसकी कम लागत और अपेक्षाकृत उच्च स्तर के एकीकरण के कारण पीएमओएस तर्क कुछ समय के लिए उपयोग में रहा था। सीएमओएस तकनीक ने पीएमओएस या एनएमओएस की तुलना में बहुत कम विद्युत की खपत का वादा किया था। यदि [[फ्रैंक वानलास]] द्वारा 1963 में एक सीएमओएस सर्किट प्रस्तावित किया गया था<ref name=chm63>{{cite web |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/complementary-mos-circuit-configuration-is-invented/ |title=1963: Complementary MOS Circuit Configuration is invented |publisher=Computer History Museum |access-date=2021-01-02}}</ref> और वाणिज्यिक [[4000 श्रृंखला]] सीएमओएस एकीकृत परिपथों ने 1968 में उत्पादन प्रारंभ किया था, सीएमओएस निर्माण के लिए जटिल बना रहा और न तो पीएमओएस या एनएमओएस के एकीकरण स्तर और न ही एनएमओएस की गति की अनुमति दी थी। माइक्रोप्रोसेसरों के लिए मुख्य प्रौद्योगिकी के रूप में एनएमओएस को बदलने के लिए सीएमओएस को 1980 के दशक तक का समय लगा था। | ||
== विवरण == | == विवरण == | ||
एनएमओएस और [[ सीएमओएस तर्क |सीएमओएस]] विकल्पों की तुलना में पीएमओएस सर्किट में कई नुकसान | एनएमओएस और [[ सीएमओएस तर्क |सीएमओएस]] विकल्पों की तुलना में पीएमओएस सर्किट में कई नुकसान होते है, जिसमें कई अलग-अलग आपूर्ति वोल्टेज (सकारात्मक और नकारात्मक दोनों), संचालन की स्थिति में उच्च-ऊर्जा अपव्यय और अपेक्षाकृत बड़ी विशेषताएं सम्मलित होती है। साथ ही, समग्र स्विचिंग गति कम होती है। | ||
पीएमओएस तर्क गेट्स और अन्य [[डिजिटल सर्किट]] को लागू करने के लिए पी-चैनल (+) मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी) का उपयोग करता है। पीएमओएस ट्रांजिस्टर एक एन-टाइप ट्रांजिस्टर बॉडी में उलटा परत बनाकर काम करते | पीएमओएस तर्क गेट्स और अन्य [[डिजिटल सर्किट]] को लागू करने के लिए पी-चैनल (+) मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी) का उपयोग करता है। पीएमओएस ट्रांजिस्टर एक एन-टाइप ट्रांजिस्टर बॉडी में उलटा परत बनाकर काम करते है। यह उलटा परत, जिसे पी-चैनल कहा जाता है, पी-टाइप "स्रोत" और "ड्रेन" टर्मिनलों के बीच छिद्रों का संचालन कर सकता है। | ||
पी-चैनल एक नकारात्मक वोल्टेज (-25V सामान्य था<ref>{{cite web|url=http://www.righto.com/2020/12/reverse-engineering-early-calculator.html|title=रिवर्स-इंजीनियरिंग चार-चरण तर्क के साथ एक प्रारंभिक कैलकुलेटर चिप|author=Ken Shirriff|date=December 2020|access-date=2020-12-31}}</ref>) को तीसरे टर्मिनल पर लागू करके बनाया गया है, जिसे गेट कहा जाता है। अन्य मॉस्फेट्स | पी-चैनल एक नकारात्मक वोल्टेज (-25V सामान्य था<ref>{{cite web|url=http://www.righto.com/2020/12/reverse-engineering-early-calculator.html|title=रिवर्स-इंजीनियरिंग चार-चरण तर्क के साथ एक प्रारंभिक कैलकुलेटर चिप|author=Ken Shirriff|date=December 2020|access-date=2020-12-31}}</ref>) को तीसरे टर्मिनल पर लागू करके बनाया गया है, जिसे गेट कहा जाता है। अन्य मॉस्फेट्स की तरह, पीएमओएस ट्रांजिस्टर के संचालन के चार विधियाँ है: कट-ऑफ (या सबथ्रेशोल्ड), ट्रायोड, संतृप्ति और वेग संतृप्ति है। | ||
जबकि पीएमओएस तर्क डिजाइन और निर्माण के लिए आसान है (एक एमओएसएफईटी को प्रतिरोधक के रूप में संचालित करने के लिए बनाया जा सकता है, इसलिए पूरे सर्किट को पीएमओएस एफईटी के साथ बनाया जा सकता है), इसमें कई कमियां भी | जबकि पीएमओएस तर्क डिजाइन और निर्माण के लिए आसान होता है (एक एमओएसएफईटी को प्रतिरोधक के रूप में संचालित करने के लिए बनाया जा सकता है, इसलिए पूरे सर्किट को पीएमओएस एफईटी के साथ बनाया जा सकता है), इसमें कई कमियां भी होती है। सबसे खराब समस्या यह है कि जब तथाकथित पुल-अप नेटवर्क (पीयूएन) सक्रिय होता है, अर्थात जब भी आउटपुट उच्च होता है, तो पीएमओएस तर्क गेट के माध्यम से एक डायरेक्ट [[एकदिश धारा|धारा]] (डीसी) होता है, जो स्थैतिक ऊर्जा अपव्यय की ओर जाता है। तब भी जब सर्किट निष्क्रिय रहता है। | ||
इसके अतिरिक्त, पीएमओएस सर्किट उच्च से निम्न संक्रमण के लिए धीमे | इसके अतिरिक्त, पीएमओएस सर्किट उच्च से निम्न संक्रमण के लिए धीमे होते है। निम्न से उच्च में संक्रमण करते समय, ट्रांजिस्टर कम प्रतिरोध प्रदान करते है, और आउटपुट पर संधारित्र चार्ज बहुत तेज़ी से जमा होता है। लेकिन आउटपुट और नकारात्मक आपूर्ति रेल के बीच प्रतिरोध बहुत अधिक होता है, इसलिए उच्च-से-निम्न संक्रमण में अधिक समय लगता है। कम मूल्य के प्रतिरोधक का उपयोग करने से प्रक्रिया में तेजी आती है, लेकिन यह स्थैतिक ऊर्जा अपव्यय को भी बढ़ाता है। | ||
इसके अतिरिक्त, असममित इनपुट तर्क स्तर पीएमओएस सर्किट | इसके अतिरिक्त, असममित इनपुट तर्क स्तर पीएमओएस सर्किट के लिए अतिसंवेदनशील बनाते है।<ref>{{cite book|title=Microwave Engineering: Concepts and Fundamentals |date=2014 |access-date=2016-04-10 |pages=629 |isbn=9781466591424 |url=https://books.google.com/books?id=spTNBQAAQBAJ |quote=इसके अलावा, असममित इनपुट लॉजिक स्तर पीएमओएस सर्किट को शोर के लिए अतिसंवेदनशील बनाते हैं।|last1=Khan |first1=Ahmad Shahid }}</ref> | ||
अधिकांश पीएमओएस एकीकृत परिपथों को 17-24 वोल्ट डीसी की | अधिकांश पीएमओएस एकीकृत परिपथों को 17-24 वोल्ट डीसी की विद्युत आपूर्ति की आवश्यकता होती है।<ref>{{cite web | ||
|title=CMOS, the Ideal Logic Family | |title=CMOS, the Ideal Logic Family | ||
|url=https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-77.pdf | |url=https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-77.pdf | ||
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== गेट्स == | == गेट्स == | ||
पी-टाइप मॉस्फेट्स | पी-टाइप मॉस्फेट्स को तर्क गेट आउटपुट और पॉजिटिव सप्लाई वोल्टेज के बीच एक तथाकथित पुल-अप नेटवर्क (पीयूएन) में व्यवस्थित किया जाता है, जबकि तर्क गेट आउटपुट और नेगेटिव सप्लाई वोल्टेज के बीच एक रेसिस्टर रखा जाता है। सर्किट को इस तरह डिज़ाइन किया गया है कि यदि वांछित आउटपुट अधिक होता है, तो पीयूएन सक्रिय हो जाता है, सकारात्मक आपूर्ति और आउटपुट के बीच एक वर्तमान पथ बना देता है। | ||
पीएमओएस गेट्स की वही व्यवस्था है जो एनएमओएस गेट्स की होती | पीएमओएस गेट्स की वही व्यवस्था होती है जो एनएमओएस गेट्स की होती है।<ref name="nasa">{{cite book|title=माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक डिवाइस डेटा हैंडबुक|date=August 1966|publisher=NASA / ARINC Research Corporation|page=2-51|edition=NPC 275-1|url=https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19720065403.pdf}}</ref> इस प्रकार, सक्रिय-उच्च तर्क के लिए, डी मॉर्गन के नियम बताते है कि पीएमओएस एनओआर गेट में एनएमओएस एनएएनडी गेट के समान संरचना होती है। | ||
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Latest revision as of 18:17, 15 April 2023
File:CT7004.jpg
पीएमओएस घड़ी आईसी, 1974
पीएमओएस तर्क पी-चैनल, वृद्धि मोड मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर (एमओएसएफईटी) पर आधारित डिजिटल सर्किट का एक परिवार है। 1960 के दशक के अंत में और 1970 के दशक के प्रारंभ में, एनएमओएस और सीएमओएस उपकरणों द्वारा प्रतिस्थापित किए जाने से पहले बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट के लिए पीएमओएस तर्क प्रमुख अर्धचालक तकनीक थी।
इतिहास और आवेदन
1959 में मोहम्मद ओटाला और डावोन कहंग ने बेल लैब्स में पहला काम करने वाला मॉस्फेट बनाया था।[1] उन्होंने पीएमओएस और एनएमओएस दोनों उपकरणों का निर्माण किया लेकिन केवल पीएमओएस उपकरण में ही काम करा था।[2] निर्माण प्रक्रिया में प्रदूषकों को व्यावहारिक एनएमओएस उपकरणों के निर्माण के लिए पर्याप्त रूप से प्रबंधित करने से पहले एक दशक से अधिक समय लगता था।
द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर की तुलना में, एक एकीकृत सर्किट में उपयोग के लिए उस समय उपलब्ध एकमात्र अन्य उपकरण, मॉस्फेट कई फायदे प्रदान करता है:
- समान परिशुद्धता की सेमीकंडक्टर उपकरण निर्माण प्रक्रियाओं को देखते हुए, एक मॉस्फेट को द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर के क्षेत्र के केवल 10% की आवश्यकता होती है।[3]: 87 मुख्य कारण यह है कि एमओएसएफईटी स्वयं-इन्सुलेटिंग है और चिप पर निकटतम घटकों से पी-एन जंक्शन अलगाव की आवश्यकता नहीं होती है।
- एक एमओएसएफईटी को कम प्रक्रिया चरणों की आवश्यकता होती है और इसलिए निर्माण के लिए सरल और सस्ता होता है (एक प्रसार डोपिंग कदम[3]: 87 द्विध्रुवीय प्रक्रिया के लिए चार की तुलना में[3]: 50 )
- चूंकि एमओएसएफईटी के लिए कोई स्थिर गेट धारा नहीं होती है, एमओएसएफईटी पर आधारित एक एकीकृत सर्किट की विद्युत खपत कम हो सकती है।
द्विध्रुवी एकीकृत परिपथों के सापेक्ष नुकसान थे:
- बड़े गेट के कारण स्विचिंग स्पीड अधिक कम थी।
- प्रारंभिक मॉस्फेट्स के उच्च सीमा वोल्टेज के कारण न्यूनतम विद्युत-आपूर्ति वोल्टेज (-24 V से -28 V) हो जाता है[4])
सामान्य माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक ने 1964 में पहला वाणिज्यिक पीएमओएस सर्किट प्रस्तुत किया गया था, 120 एमओएसएफईटी के साथ 20-बिट शिफ्ट रजिस्टर - उस समय एकीकरण का एक अविश्वसनीय स्तर है।[5] विक्टर टेक्नोलॉजी के लिए इलेक्ट्रॉनिक कैलकुलेटर के लिए 23 कस्टम एकीकृत सर्किट का एक सेट विकसित करने के लिए 1965 में जनरल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक द्वारा प्रयास किया गया था[5]उस समय पीएमओएस सर्किट की विश्वसनीयता को देखते हुए बहुत महत्वाकांक्षी साबित हुआ और अंततः जनरल माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के निधन का कारण बना।[6] अन्य कंपनियों ने बड़े शिफ्ट रजिस्टर (सामान्य उपकरण) जैसे पीएमओएस सर्किट का निर्माण जारी रखा[7] या एनालॉग