FAMILIAS LÓGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS.

624 visualizaciones

Publicado el

DIFERENTES FAMILIAS DE TIPOS DE INTEGRADOS O CIRCUITOS INTEGRADOS (TTL, ECL, CMOS, PMOS, BICMOS).

Publicado en: Educación
0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
624
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
3
Acciones
Compartido
0
Descargas
9
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

FAMILIAS LÓGICAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS.

  1. 1. TRABAJO DE ELCTRONICA PRESENTADO A: LIC. QUEVIN BARRERA PRESENTADO POR: BRAYAN FARID GALAN PARRA GERMAN ALBERTO HIGUERA CORREDOR COLEGIO BRAULIO GONZALEZ YOPAL/CASANARE 23/03/2015
  2. 2. Circuito integrado Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre el CI y un circuito impreso. Tecnología TTL TTL es la sigla en inglés de transistor-transistor logic, es decir, «lógica transistor a transistor». Es una familia lógica o lo que es lo mismo, una tecnología de construcción de circuitos electrónicos digitales.EnloscomponentesfabricadoscontecnologíaTTL loselementosde entrada y salida del dispositivo son transistores bipolares. Características Su tensión de alimentación característica se halla comprendida entre los 4,75V y los 5,25V (como se ve, un rango muy estrecho). Normalmente TTL trabaja con 5V. Los niveleslógicosvienendefinidosporel rangode tensióncomprendidaentre 0,0V y 0,8V para el estado L (bajo) y los 2,4V y Vcc para el estado H (alto). La velocidadde transmisiónentrelosestadoslógicosessumejorbase,si bien estacaracterísticale hace aumentarsuconsumosiendosumayorenemigo.Motivoporel cual han aparecidodiferentes versiones de TTL como FAST, LS, S, etc y últimamente los CMOS: HC, HCT y HCTLS. En algunos casos puede alcanzar poco más de los 250 MHz. Las señales de salida TTL se degradan rápidamente si no se transmiten a través de circuitos adicionales de transmisión (no pueden viajar más de 2 m por cable sin graves pérdidas). Historia Aunque latecnologíaTTL tiene suorigenenlosestudiosde Sylvania, fue Signeticslacompañíaque la popularizó por su mayor velocidad e inmunidad al ruido que su predecesora DTL, ofrecida por Fairchild Semiconductor y Texas Instruments, principalmente. Texas Instruments
  3. 3. inmediatamente pasó a fabricar TTL,con su familia 74xx que se convertiría en un estándar de la industria. Familias Los circuitos de tecnología TTL se prefijan normalmente con el número 74 (54 en las series militarese industriales).A continuaciónun códigode unao variascifrasque representalafamiliay posteriormente uno de 2 a 4 con el modelo del circuito. Con respecto a las familias cabe distinguir: TTL: serie estándar. TTL-L (low power): serie de bajo consumo. TTL-S (schottky): serie rápida (usa diodos Schottky). TTL-AS (advanced schottky): versión mejorada de la serie anterior. TTL-LS (low power schottky): combinación de las tecnologías L y S (es la familia más extendida). TTL-ALS (advanced low power schottky): versión mejorada de la serie LSS. TTL-F (FAST : fairchild advanced schottky). TTL-AF (advanced FAST): versión mejorada de la serie F. TTL-HCT (high speed C-MOS): Serie HC dotada de niveles lógicos compatibles con TTL. TTL-G (GHz C-MOS): GHz (From lbkj). Versiones A la familia inicial 7400, o 74N, pronto se añadió una versión más lenta pero de bajo consumo, la 74L y su contrapartida rápida, la 74H, que tenía la base de los transistores dopada con oro para producircentrosde recombinaciónydisminuir la vida media de los portadores minoritarios en la base. Pero el problema de la velocidad proviene de que es una familia saturada, es decir, los transistorespasande corte a saturación.Peroun transistor saturado contiene un exceso de carga en su base que hay que eliminar antes de que comience a cortarse, prolongando su tiempo de respuesta. El estado de saturación se caracteriza por tener el colector a menos tensión que la base. Entonces un diodo entre base y colector, desvía el exceso de corriente impidiendo la introducción de un exceso de cargas en la base. Por su baja tensión directa se utilizan diodos de barreraSchottky. Así se tienen las familias 74S y 74LS, Schottky y Schottky de baja potencia. Las 74S y 74LS desplazaronporcompletolas74L y 74H, debidoasu mejorproductoretardo·consumo. Mejorasen el procesode fabricacióncondujeronalareduccióndel tamañode lostransistoresque permitióel desarrollode tresfamiliasnuevas:74F (FAST:FairchildAdvancedSchottkyTechnology) de Fairchild y 74AS (Advanced Schottky) y 74ALS (Advanced Low Power Schottky) de Texas
  4. 4. Instruments.Posteriormente, National Semiconductor redefinió la 74F para el caso de búferes e interfaces, pasando a ser 74F(r). Tecnología La tecnología TTL se caracteriza por tener tres etapas, siendo la primera la que le nombra: Etapa de entrada por emisor: se utiliza un transistor multiemisor en lugar de la matriz de diodos de DTL. Separador de fase: es un transistor conectado en emisor común que produce en su colector y emisor señales en contrafase. Driver:estáformadapor variostransistores,separados en dos grupos. El primero va conectado al emisor del separador de fase y drenan la corriente para producir el nivel bajo a la salida. El segundo grupo va conectado al colector del divisor de fase y produce el nivel alto. Esta configuracióngeneral varíaligeramente entredispositivos de cada familia, principalmente la etapa de salida, que depende de si son búferes o no y si son de colector abierto, tres estados (ThreeState), etc. Se presentan mayores variaciones entre las distintas familias: 74N, 74L y 74H que difieren principalmente enel valorde lasresistenciasde polarización, pero los 74LS (y no 74S) carecen del transistor multiemisor característico de TTL. En su lugar llevan una matriz de diodos Schottky (como DTL). Esto les permite aceptar un margen más amplio de tensiones de entrada, hasta 15V en algunos dispositivos, para facilitar su interfaz con CMOS. También es bastante común, en circuitos conectados a buses, colocar un transistor PNP a la entrada de cada línea para disminuir la corriente de entrada y así cargar menos el bus. Existen dispositivos de interfaz que integran impedancias de adaptación al bus para disminuir la reflexiones o aumentar la velocidad. Emitter-coupled logic (Redirigido desde «ECL») Emitter Coupled Logic (lógica de emisores acoplados) pertenece a la familia de circuitos MSI implementada con tecnología bipolar; es la más rápida disponible dentro de los circuitos de tipo MSI. Historia Puertas con diseños ECL se han implementado hasta con tubos de vacío, y por supuesto con transistores discretos. Y la primera familia con diseño ECL, la ECL I, apareció en el año 62 con las primeras familias de circuitos integrados. Ya en aquella época se trataba de la familia más rápida (un retardo de propagación típico de 8ns.), y también, era ya, la que más disipaba.
  5. 5. En la actualidad puede parecer que 8 ns es mucho cuando hay circuitos CMOS que con un consumo muy bajo (sobre todo estático) superan con creces esta prestación, pero en realidad la tecnología ECL también ha evolucionado tanto en diseño como en fabricación, y en la actualidad se consiguen retardos netamente inferiores al nanosegundo, con un consumo alto pero no desorbitado. Estructura Circuito típico de una puerta de la familia ECL 10,000 de Motorola. La estructuraECL se basa en un par diferencial (Q1-Q2 y Q3) en el que una rama se conecta a una tensiónde referencia, que determina el umbral ALTO / BAJO y la otra rama con n transistores en paraleloalas nentradas. Del diferencial se pueden obtiener simultáneamente dos salidas con la saliday lasalidanegaday muybajo jitterentre ellas.Estas salidas se llevan, finalmente, a sendos seguidores de emisor para proporcionar ganancia en corriente y el fan-out adecuado, que en muchos casos pueden alimentar líneas de 50Ω directamente. Es común la presencia de pines de alimentaciónseparadosparaestosúltimostransistoresyaque,adiferencia del par diferencial, su corriente varia con la señal si no están los dos transistores conectados a impedancias iguales. Alimentándolos separadamente se evita que estas variaciones alcancen el par diferencial. Esta estructura produce simultáneamente la salida OR / NOR: cualquierentradaanivel altoprovocaque el emisor de Q5 pase a nivel alto y el de Q6 a nivel alto. Por comparación, la estructura TTL sólo produce la función NAND. A diferencia de otras tecnologías (TTL, NMOS, CMOS), la ECL se alimenta con el positivo (Vcc) conectado a masa, siendo la alimentación entre 0 y -5,2V, habitualmente. Algunas familias permiten que VEE sea -5V, para compartir la alimentación con circuitos TTL. Familia Lógica ECL. Muestra los fundamentos, lógica, configuración y ventajas de estos circuitos. Definición La familia ECL, Lógica Acoplada en Emisor (emmiter-coupled logic) son unos circuitos integrados digitales los cuales usan transistores bipolares, pero a diferencia de los TTL en los ECL se evita la saturaciónde lostransistores,estodalugara unincrementoenlavelocidad total de conmutación.
  6. 6. La familiaECLoperabajoel principiode laconmutación de corriente, por el cual una corriente de polarización fija menor que la corriente del colector de saturación es conmutada del colector de un transistoral otro. Este tipo de configuraciones se les conoce también como la lógica de modo de corriente (CML; current-mode logic). Fundamento de las ECL El funcionamiento de los circuitos ECL se basa en el mismo del amplificador diferencial. Los transistores no se saturan, la operación normal es en zona activa, lo que constituye una de las razones que hace que estos circuitos sean los mas veloces de los circuitos integrados digitales. La configuración de una ECL Está basada en el amplificador diferencial, denominado así porque su salida es proporcional a la diferencia entre dos tensiones de entrada V1 y V2. Este circuito se utiliza principalmente en sistemas analógicos, pero también tiene propiedades digitales, llegando a ser la base de construcción de la lógicade emisoracopladoo ECL (enalgunoscasosnos lapodemosencontrar como lógica de modo corriente o CML), como lo muestra el circuito. Al aumentar el número de entradas, es necesario poner dos seguidores de emisor para igualar niveles de tensión de entrada y salida. Si V1 esigual que V2 se tendráque,por simetríadel circuito,las corrientes de los transistores son iguales.Sinembargo,si V1sobrepasa a V2 en aproximadamente 0,1 voltio, el transistor T1 estará en conducción y T2 en corte; e inversamente, si V1 es menor que V2 en 0,1 voltio, entonces T2conducirá y T1 estará en corte. La corriente de emisor se mantiene prácticamente constante, y se transfiere o conmuta del transistor T1 al T2 cuando la tensión V1 varía desde 0,1 V, por encima de la tensión de referencia V2, hasta 0,1 voltios por debajo de esta tensión. Excepto dentro de un margen muy estrecho de variación de la tensión de entrada V1, a la salida S sólo puede tener uno de dos posibles valores y, por tanto, actúa como circuito digital. Los dosniveleslógicospuedendeducirse fácilmente. Si T2 está en corte, la tensión de salida será igual a la de alimentación yse estaráa nivel lógico1.Cuando T2 estáenconducción,losvaloresde lasresistenciascalculadospreviamenteharánque el transistor se encuentre en su zona activa, es decir, T2estará en su región activa cuando la unión colector-base esté polarizada inversamente. Entonces,latensiónde salida será la de alimentación menos la caída de tensión en la resistencia de colector, obteniendo de esta manera el estado lógico 0. Puestoque enel amplificadordiferencial ningúntransistorestádispuesto a llegar a saturación, se eliminael tiempo de almacenamiento y, por tanto, la lógica ECL se convierte en la más rápida de lasfamiliaslógicas.Podemosconseguirretardosde propagacióninferioresa0,5 nanosegundospor puerta. Lógica cableada con circuitos ECL
  7. 7. Al igual que enlas otras familiasresultaconveniente obtener un nivel adicional de lógica a través de la uniónde variassalidasde compuertasECL.Cuandodos o mas salidasde estascompuertas se unen, en el punto de las mismas se realiza la función OR de las salidas unidas. Ventajas de la familia ECL Son los circuitos más veloces y pueden alcanzar tiempos de demora de hasta 1ns. No existen picos de corrientes en los transistores como sucede en la familia lógica TTL. Se dispone de salidas complementadas, lo que le brinda mayor versatilidad. El nivel de 1 lógica es prácticamente independiente del factor de carga. Buen factor de carga N= 15 Desventajas de la familia ECL Pequeños valores de los márgenes de ruidos. Altos valores de potencia del orden de 40 mW. No son compatibles con los circuitos TTL. Ocupan gran área en los circuitos integrados Aplicación de las ECL En la construcción de diferentes tipos de compuertas que requieren de las características de las ECL. Famila lógica CMOS Complementary metal-oxide-semiconductor o CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico) es una de las familias lógicas empleadas en la fabricación de circuitos integrados. Su
  8. 8. principal característica consiste en la utilización conjunta de transistores de tipo pMOS y tipo nMOSconfigurados de tal forma que, en estado de reposo, el consumo de energía es únicamente el debido a las corrientes parásitas, colocado obviamente en la placa base. En la actualidad,lamayoría de loscircuitosintegradosque se fabricanutilizanlatecnología CMOS. Esto incluye microprocesadores,memorias,procesadoresdigitalesde señales ymuchosotros tipos de circuitos integrados digitales cuyo consumo es considerablemente bajo. Drenador(D) conectadaa tierra(Vss) (0),el valor 0 no se propaga al surtidor (S) y por lo tanto a la salidade la puerta lógica. El transistor pMOS, por el contrario, está en estado de conducción y es el que propaga un '1' (Vdd) a la salida. Otra de las característicasimportantesde los circuitos CMOS es que son regenerativos: una señal degradada que acometa una puerta lógica CMOS se verá restaurada a su valor lógico inicial 0 ó 1, siempre y cuando aún esté dentro de los márgenes de ruido que el circuito pueda tolerar. Ventajas La familia lógica tiene una serie de ventajas que la hacen superior a otras en la fabricación de circuitos integrados digitales: El bajo consumo de potencia estática, gracias a la alta impedancia de entrada de los transistores de tipo MOSFET y a que, en estado de reposo, un circuito CMOS sólo experimentará corrientes parásitas. Esto es debido a que en ninguno de los dos estados lógicos existe un camino directo entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra, o lo que es lo mismo, uno de los dos transistores que forman el inversor CMOS básico se encuentra en la región de corte en estado estacionario. Gracias a su carácter regenerativo, los circuitos CMOS son robustos frente a ruido o degradación de señal debido a la impedancia del metal de interconexión. Los circuitos CMOS son sencillos de diseñar. La tecnología de fabricación está muy desarrollada, y es posible conseguir densidades de integración muy altas a un precio mucho menor que otras tecnologías. Inconvenientes Algunos de los inconvenientes son los siguientes: Debidoal carácter capacitivode los transistores MOSFET, y al hecho de que estos son empleados por duplicado en parejas nMOS-pMOS, la velocidad de los circuitos CMOS es comparativamente menor que la de otras familias lógicas. Son vulnerablesalatch-up:Consisteenlaexistencia de un tiristor parásito en la estructura CMOS que entra en conducción cuando la salida supera la alimentación. Esto se produce con relativa
  9. 9. facilidaddebidoalacomponente inductiva de la red de alimentación de los circuitos integrados. El latch-up produce un camino de baja resistencia a la corriente de alimentación que acarrea la destrucción del dispositivo. Siguiendo las técnicas de diseño adecuadas este riesgo es prácticamente nulo. Generalmente es suficiente con espaciar contactos de sustrato y pozos de difusiónconsuficiente regularidad,paraasegurarse de que está sólidamente conectado a masa o alimentación. Según se va reduciendo el tamaño de los transistores, las corrientes parásitas empiezan a ser comparables a las corrientes dinámicas (debidas a la conmutación de los dispositivos). La tecnologíaCMOSfue desarrollada porWanlassySah,1 de FairchildSemiconductor, a principios de losaños 60. Sinembargo,suintroduccióncomercial se debe a RCA,con su famosafamilialógica CD4000. Posteriormente,laintroducciónde unbúferymejorasenel procesode oxidaciónlocal condujeron a la introducciónde la serie 4000B, de gran éxito debido a su bajo consumo (prácticamente cero, en condiciones estáticas) y gran margen de alimentación (de 3 a 18 V). RCA también fabricó LSI en esta tecnología, como su familia COSMAC de amplia aceptación en determinados sectores, a pesar de ser un producto caro, debido a la mayor dificultad de fabricación frente a dispositivos NMOS. Perosu talónde Aquiles consistía en su reducida velocidad. Cuando se aumenta la frecuencia de reloj,suconsumosube proporcionalmente,haciéndose mayorque el de otras tecnologías. Esto se debe a dos factores: La capacidad MOS, intrínseca a los transistores MOS La utilización de MOS de canal P, más lentos que los de canal N, por ser la movilidad de los huecos menor que la de los electrones. El otro factornegativoerala complejidadque conlleva el fabricarlosdostiposde transistores,que obliga a utilizar un mayor número de máscaras. Por estosmotivos,acomienzos de los 80, algunos autores pronosticaban el final de la tecnología CMOS, que sería sustituida por la novedosa I2L, entonces prometedora. Esta fue la situacióndurante unadécada,para, en los ochenta, cambia el escenario rápidamente: Por unlado,las mejorasenlosmateriales,técnicasde litografíayfabricación, permitían reducir el tamaño de los transistores, con lo que la capacidad MOS resultaba cada vez menor.
  10. 10. Por otro, la integración de dispositivos cada vez más complejos obligaba a la introducción de un mayor númerode máscaras para asegurar el aislamiento entre transistores, de modo que no era más difícil la fabricación de CMOS que de NMOS. En este momento empezó un eclosión de memorias CMOS, pasando de 256x4 bits de la 5101 a 2kx8 de la 6116 y 8Kx8 en la 6264, superando, tanto en capacidad como consumo reducido y velocidad a sus contrapartidas NMOS. También los microprocesadores, NMOS hasta la fecha, comenzaron a aparecer en versiones CMOS (80C85, 80C88, 65C02, etc.). Y aparecieronnuevasfamiliaslógicas, HCyHCT en competenciadirectaconla TTL-LS, dominadora del sector digital hasta el momento. Los transistores MOS también se emplean en circuitos analógicos, debido a dos características importantes: Alta impedancia de entrada condensador, por lo que no existe corriente de polarización. Un transistor, para que pueda funcionar, necesita tensión de polarización. Baja resistencia de canal Un MOS saturado se comporta como una resistencia cuyo valor depende de la superficie del transistor.Es decir,que si se le pidencorrientesreducidas,lacaídade tensiónenel transistorllega a ser muy reducida. Estas característicasposibilitanlafabricaciónde amplificadoresoperacionales"Rail-to-Rail",enlos que el margende la tensiónde salidaabarcadesde laalimentaciónnegativaalapositiva.También es útil en el diseño de reguladores de tensión lineales y fuentes conmutadas. Se emplean circuitos mixtos bipolar y CMOS tanto en circuitos analógicos como digitales, en un intentode aprovecharlomejorde ambastecnologías.Enel ámbitoanalógicodestaca la tecnología BiCMOS,que permite mantenerlavelocidadyprecisiónde loscircuitosbipolares, pero con la alta impedanciade entradaymárgenesde tensión CMOS. En cuanto a las familias digitales, la idea es cortar las líneas de corriente entre alimentación y masa de un circuito bipolar, colocando transistoresMOS.Esto debidoaque un transistor bipolar se controla por corriente, mientras que uno MOS, por tensión. La relevancia de estos inconvenientes es muy baja en el diseño microelectrónico actual. Hay tres problemasprincipalesrelacionadosconlatecnologíaCMOS,aunque nosonexclusivos de ella: Sensibilidad a las cargas estáticas
  11. 11. Históricamente,esteproblemase haresueltomedianteprotecciones en las entradas del circuito. Puedenserdiodoseninversaconectadosa masa y a la alimentación, que, además de proteger el dispositivo, reducen los transitorios o zener conectados a masa. Este último método permite quitar la alimentación de un sólo dispositivo. Latch-up Consiste en la existencia de un tiristor parásito en la estructura cmos que se dispara cuando la salida supera la alimentación. Esto se produce con relativa facilidad cuando existen transitorios porusarlíneaslargasmal adaptadas,excesivaimpedanciaenlaalimentacióno alimentaciónmal desacoplada.El Latch-Upproduce uncaminode bajaresistenciaalacorriente de alimentación,de modoque,si nose ha previsto,acarreala destruccióndel dispositivo.Las últimas tecnologías se anuncian como inmunes al latch-up. Resistencia a la radiación El comportamiento de la estructura MOS es sumamente sensible a la existencia de cargas atrapadas enel óxido. Una partícula alfa o beta que atraviese un chip CMOS puede dejar cargas a su paso, cambiando la tensión umbral de los transistores y deteriorando o inutilizando el dispositivo. Por ello existen circuitos "endurecidos" (Hardened), fabricados habitualmente en silicio sobre aislante (SOI). Características de las series CMOS Existen varias series en la familia CMOS de circuitos integrados digitales, estudiaremos las principales características de cada una. ·) Series 4000/14000 Las primeras series CMOS fueron la serie 4000, que fue introducida por RCA y la serie14000 por Motorola. La serie original es la 4000A; la 4000B representa mejora con respecto a la primera y tiene mayorcapacidadde corriente ensussalidas.A pesarde la apariciónde la nuevaserie CMOS, las series 4000 siguen teniendo uso muy difundido. La serie 4000A es la línea más usada de CircuitosIntegradosdigitalesCMOS,contiene algunas funciones disponibles en la serie TTL 7400 y estáen expansión constante. Algunas características más importantes de esta familia lógica son: a) La disipación de potencia de estado estático de los circuitos lógicos CMOS es muy baja. b) Los niveleslógicosde voltaje CMOSson0 V para 0 lógicoyVDD para 1 lógico.El suministro VDD puede estar en el rango 3 V a 15 V para la serie 4000. La velocidad de conmutación de la familia CMOS 4000A varía con el voltaje de la fuente.(consultar el apartado de los niveles de voltaje). c) Todas las entradas CMOS deben estar conectadas a algún nivel de voltaje.
  12. 12. ·) Serie 74C Esta serie CMOS su característica principal es que es compatible terminal por terminal y función por función, con los dispositivos TTL que tienen el mismo número (muchas de las funciones TTL, aunque no todas, también se encuentran en esta serie CMOS). Esto hace posible remplazar algunos circuitos TTL por un diseño equivalente CMOS. Por ejemplo, 74C74 contiene dos flip-flopstipoDdisparados por flanco y tiene la misma configuración de terminales que el CI TTL 7474, que también ofrece dos flipflops tipo D disparados por flanco. El resto de las características son iguales a la serie 74C. Las series HC/ HCT tienen como característica principal su alta velocidad. ·) Serie 74HC (CMOS de alta velocidad) Esta es unaversiónmejorde laserie 74C. La principal mejora radica en un aumento de diez veces en la velocidad de conmutación (comparable con la de los dispositivos de la serie 74LS de TIL). Otra mejora es una mayor capacidad de corriente en las salidas. La serie 74HC son los CMOS de alta velocidad, tienen un aumento de 10 veces la velocidad de conmutación. La serie 74HCT es también de alta velocidad, y también es compatible en lo que respecta a los voltajes con los dispositivos TTL. ·) Serie 74HCT Esta serie tambiénesunaserie CMOSde alta velocidad,yestádiseñadapara ser compatible en lo que respecta a los voltajes con los dispositivos TTL, es decir, las entradas pueden provenir de salidas TTL (esto no es cierto para las demás series CMOS.) Características comunes a todos los dispositivos CMOS Cuandose empleandispositivosCMOSyTTL, juntos,esusual que el voltaje de alimentación seade 5 V para que unasola fuente de alimentaciónde 5 V proporcione VDD para los dispositivos CMOS y VCC para los TTL. Si los dispositivos CMOS funcionan con un voltaje superior a 5V para trabajar junto con TTL se deben de tomar medidas especiales. NMOS El NMOS (Negative-channel Metal-Oxide Semiconductor) es un tipo de semiconductor que se carga negativamente de modoque los transistoresse enciendan o apaguen con el movimiento de los electrones. En contraste, los PMOS (Positive-channel MOS) funcionan moviendo las valencias de electrones. El NMOS es más veloz que el PMOS, pero también es más costosa su fabricación. Actualmente es el tipo de tecnología que más se usa en la fabricación de circuitos integrados. Lógica PMOS
  13. 13. De tipo P lógica de metal-óxido-semiconductor utiliza metal-oxide-semiconductor p- canal transistores de efecto de campo (MOSFET) para implementar puertas lógicas y otros circuitos digitales . Transistores PMOS operanmediante lacreaciónde unacapa de inversiónenunade tipo n cuerpo transistor. Esta capa de inversión, llamado el canal p, puede realizaragujeros entre tipop terminales "drenaje" de "origen" y. El canal p se crea mediante laaplicaciónde tensión a la tercera terminal, llama la puerta. Al igual que otros MOSFET, transistores PMOS tienen cuatro modos de funcionamiento:-off cortar (o subliminales), triodo, la saturación (a veces llamada activa), y la saturación de la velocidad. Los MOSFETs de tipop estándispuestosenunadenominada"redde pull-up"(PUN) entre la salida de la puerta lógica y la tensión de alimentación positiva, mientras que una resistencia se coloca entre lasalidade la puerta lógica y la tensión de alimentación negativa. El circuito está diseñado de tal manera que si la salida deseada es alta, entonces el PUN estará activo, creando un camino de corriente entre el suministro positivo y la salida. Mientras la lógica PMOS es fácil de diseñar y fabricar (a MOSFET puede ser hecho para operar como una resistencia, por lo que todo el circuito se puede hacer con PMOS FETs), tiene algunos inconvenientes también. El peor problema es que hay una corriente directa (DC) a través de una puerta lógica PMOS cuando el PUN está activo, es decir, siempre que la salida es alta, lo que conduce a la disipación de potencia estática incluso cuando el circuito se encuentra inactivo. Además,loscircuitosPMOSsonlentosa latransiciónde alta a baja. Cuandola transiciónde menor a mayor, los transistores proporcionan baja resistencia, y la carga capacitiva en la salida se acumula muy rápidamente (similar a cargar un condensador a través de una resistencia muy baja). Perola resistenciaentre lasalidayel carril negativode alimentaciónesmuchomayor,porlo que la transiciónde altoa bajotarda más tiempo (similarala descargade uncondensadora través de una alta resistencia). El uso de un resistor de valor inferior se acelerará el proceso sino que también aumenta la disipación de energía estática. Además, los niveles lógicos de entrada asimétricos hacen circuitos PMOS susceptibles al ruido. Aunque en un principio más fácil de fabricar, la lógica PMOS tarde fue suplantada por la lógica NMOS porque NMOS es más rápido que PMOS. Fabricación moderna utilizaCMOS , que utiliza ambosPMOS y NMOS transistoresjuntos. LógicaCMOS estático aprovecha las ventajas de ambos mediante el uso de NMOS y PMOS juntos en la oblea.
  14. 14. BiCMOS BiCMOS(contracciónde Bipolar-CMOS) esel nombre de unatecnologíade fabricaciónde circuitos integrados que combinalasventajasde lastecnologías bipolar y CMOSintegrándolas juntas en un mismo wafer. Se usa en analógica para la fabricación de amplificadores y en digital para algunos componentes discretos. Historia Hasta hace poco la integración de transistores MOS y bipolares en un mismo componente era difícil y poco viable económicamente. Por esta razón la mayor parte de los circuitos integrados elegíanusaruna u otra tecnologíaenfunciónde loscriteriosde diseño. Los transistores bipolares ofrecían alta velocidad, alta ganancia y baja resistencia de salida mientras que los CMOS presentaban alta resistencia de entrada que se traducía en puertas lógicas sencillas y de bajo consumo. A finales de los 90 las técnicas modernas de fabricación empezaron a hacer posible los circuitos BiCMOS.Esta tecnologíafue rápidamente adoptada en la fabricación de amplificadores y mostró así mismo algunas ventajas en circuitos digitales. Si bien no se ha aún alcanzado el alto nivel de integración permitido por la tecnología CMOS, lo que restringe el uso de la BiCMOS en circuitos lógicos a escalas de baja y media integración. Ventajas Consideremoscomoejemplode circuitoBiCMOSunamplificadorde dosetapas(laprimera con un transistor MOS y la segunda con un BJT). Está claro que la primera etapa aporta una elevada impedancia de entrada y la segunda una baja resistencia de salida. Pero además para determinadas configuraciones, sobre todo en cascada, presenta también la característica de una baja capacitancia(casi tantocomo enel caso de un sóloBJT).Lo que se traduce en amplificadores con un alto ancho de banda y circuitos lógicos con alta velocidad de conmutación. Desventajas El principal inconveniente de esta tecnología reside en ajustar por separado las características de los componentes BJT y MOS. Esto aumenta el número de etapas del proceso de fabricación y en consecuencia su coste. Adicionalmente, si atendemos a criterios de rendimiento la tecnología BiCMOS nunca puede ofrecer los bajos niveles de consumo de la tecnología CMOS. sobre todoes desconfiguranoenlospeorescasosexplotanconlaestatica del cuerpo humano, se deben usan protección anti-estatica.

×