NMOS logic
ಎನ್-ಟೈಪ್ ಮೆಟಲ್-ಆಕ್ಸೈಡ್-ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ತರ್ಕವು ಲಾಜಿಕ್ ಗೇಟ್ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಡಿಜಿಟಲ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಲು ಎನ್-ಟೈಪ್ (-) ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಎಫ್. ಇ. ಟಿಗಳನ್ನು (ಮೆಟಲ್-ಆಕ್ಸೈಡ್-ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಫೀಲ್ಡ್-ಎಫೆಕ್ಟ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು) ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಈ ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು ಪಿ-ರೀತಿಯ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ದೇಹದಲ್ಲಿ ವಿಲೋಮ ಪದರವನ್ನು ರಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಎನ್-ಚಾನೆಲ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಈ ವಿಲೋಮ ಪದರವು ಎನ್-ರೀತಿಯ "ಮೂಲ" ಮತ್ತು "ಡ್ರೈನ್" ಟರ್ಮಿನಲ್ಗಳ ನಡುವೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ನಡೆಸಬಲ್ಲದು. ಗೇಟ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಮೂರನೇ ಟರ್ಮಿನಲ್ಗೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಎನ್-ಚಾನೆಲ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇತರ ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಎಫ್. ಇ. ಟಿ. ಗಳಂತೆ, ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು ನಾಲ್ಕು ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆಃ ಕಟ್-ಆಫ್ (ಅಥವಾ ಸಬ್ ಥ್ರೆಶೋಲ್ಡ್), ಟ್ರಯೋಡ್, ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ (ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಆಕ್ಟಿವ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ), ಮತ್ತು ವೇಗ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್. ಅನೇಕ ವರ್ಷಗಳವರೆಗೆ, NMOS ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳು ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ PMOS ಮತ್ತು CMOS ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ವೇಗವಾಗಿದ್ದವು, ಅವು ಹೆಚ್ಚು ನಿಧಾನವಾದ p-ಚಾನೆಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಬೇಕಾಗಿತ್ತು. CMOS ಗಿಂತ NMOS ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸುವುದು ಸಹ ಸುಲಭವಾಗಿತ್ತು, ಏಕೆಂದರೆ CMOS ಯು ಪಿ-ಸಬ್ಸ್ಟ್ರೇಟ್ನ ಮೇಲೆ ವಿಶೇಷ ಎನ್-ಬಾವಿಗಳಲ್ಲಿ ಪಿ-ಚಾನೆಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಅಳವಡಿಸಬೇಕಾಗಿತ್ತು. ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ನ (ಮತ್ತು ಇತರ ತರ್ಕ ಕುಟುಂಬಗಳ) ಪ್ರಮುಖ ನ್ಯೂನತೆಯೆಂದರೆ, ಔಟ್ಪುಟ್ ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದ್ದರೂ ಸಹ (ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ನ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ) ನೇರ ಪ್ರವಾಹವು ತರ್ಕ ದ್ವಾರದ ಮೂಲಕ ಹರಿಯಬೇಕು. ಇದರರ್ಥ ಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಸರಣ, ಅಂದರೆ. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಸ್ವಿಚ್ ಆಗದಿದ್ದರೂ ಸಹ ಪವರ್ ಡ್ರೈನ್ ಆಗುವುದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಡಯೋಡ್-ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಲಾಜಿಕ್, ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್-ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಲಾಜಿಕ್, ಎಮಿಟರ್-ಕಪಲ್ಡ್ ಲಾಜಿಕ್ ಇತ್ಯಾದಿಗಳಂತೆಯೇ, ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವದ ಇನ್ಪುಟ್ ಲಾಜಿಕ್ ಮಟ್ಟಗಳು ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್ ಮತ್ತು ಪಿ. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳನ್ನು ಸಿ. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಗಿಂತ ಶಬ್ದಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚು ಒಳಗಾಗುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಬೈಪೋಲಾರ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ನಿರ್ಮಿಸಲಾದ ಲಾಜಿಕ್ ಗೇಟ್ಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸಿಎಮ್ಓಎಸ್ ಮೂಲತಃ ತುಂಬಾ ನಿಧಾನವಾಗಿತ್ತು ಎಂಬ ಅಂಶದ ಹೊರತಾಗಿಯೂ ಮೈಕ್ರೋಪ್ರೊಸೆಸರ್ಗಳಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೈ-ಸ್ಪೀಡ್ ಡಿಜಿಟಲ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಸಿಎಮ್ಓಎಸ್ ತರ್ಕವು ಈ ರೀತಿಯ ಹೆಚ್ಚಿನವುಗಳನ್ನು ಏಕೆ ಬದಲಾಯಿಸಿದೆ ಎಂಬುದು ಈ ಅನಾನುಕೂಲತೆಗಳಾಗಿವೆ. MOS ಎಂದರೆ ಲೋಹ-ಆಕ್ಸೈಡ್-ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್, ಇದು MOS-ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಮೂಲತಃ 1970 ರ ದಶಕದ ಮೊದಲು, ಲೋಹದ ಗೇಟುಗಳೊಂದಿಗೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂನೊಂದಿಗೆ ನಿರ್ಮಿಸಿದ ವಿಧಾನವನ್ನು ಪ್ರತಿಬಿಂಬಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸುಮಾರು 1970 ರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳು ಫೇರ್ಚೈಲ್ಡ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ನಲ್ಲಿ ಫೆಡೆರಿಕೊ ಫಾಗ್ಗಿನ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾದ ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲೈನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ನಿಂದ ಮಾಡಿದ ಸ್ವಯಂ-ಜೋಡಣೆಯ ಗೇಟ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡಿವೆ. ಈ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಗೇಟ್ಗಳನ್ನು ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೀತಿಯ MOSFET ಆಧಾರಿತ ಇಂಟಿಗ್ರೇಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಲೋಹದ ಗೇಟ್ಗಳು (Al ಅಥವಾ Cu) 2000 ರ ದಶಕದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೈಕ್ರೊಪ್ರೊಸೆಸರ್ಗಳಂತಹ ಕೆಲವು ರೀತಿಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಿಗೆ ಮತ್ತೆ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದವು. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಎಫ್. ಇ. ಟಿಗಳು ಎನ್-ರೀತಿಯ ವರ್ಧನೆ ಮೋಡ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳಾಗಿದ್ದು, ಲಾಜಿಕ್ ಗೇಟ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಪೂರೈಕೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಗ್ರೌಂಡ್) ನಡುವೆ "ಪುಲ್-ಡೌನ್ ನೆಟ್ವರ್ಕ್" (ಪಿ. ಡಿ. ಎನ್) ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಎ ಪುಲ್ ಅಪ್ (ಅಂದರೆ. ರೆಸಿಸ್ಟರ್ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದಾದ ಒಂದು "ಲೋಡ್" ಅನ್ನು ಧನಾತ್ಮಕ ಪೂರೈಕೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಲಾಜಿಕ್ ಗೇಟ್ ಔಟ್ಪುಟ್ನ ನಡುವೆ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಲಾಜಿಕಲ್ ಇನ್ವರ್ಟರ್ ಸೇರಿದಂತೆ ಯಾವುದೇ ಲಾಜಿಕ್ ಗೇಟ್ ಅನ್ನು ಸಮಾನಾಂತರ ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ಸರಣಿ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳ ಜಾಲವನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸಬಹುದು, ಅಂದರೆ ಬೂಲಿಯನ್ ಇನ್ಪುಟ್ ಮೌಲ್ಯಗಳ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಯೋಜನೆಗೆ ಅಪೇಕ್ಷಿತ ಔಟ್ಪುಟ್ ಶೂನ್ಯ (ಅಥವಾ ತಪ್ಪು) ಆಗಿದ್ದರೆ, ಪಿಡಿಎನ್ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಕನಿಷ್ಠ ಒಂದು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಋಣಾತ್ಮಕ ಪೂರೈಕೆ ಮತ್ತು ಔಟ್ಪುಟ್ ನಡುವೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಲೋಡ್ ಮೇಲೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕುಸಿತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಔಟ್ಪುಟ್ನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್, ಶೂನ್ಯವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಇಲ್ಲಿ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ನಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿರುವ ಎನ್. ಓ. ಆರ್. ಗೇಟ್ ಇದೆ. ಇನ್ಪುಟ್ ಎ ಅಥವಾ ಇನ್ಪುಟ್ ಬಿ ಹೆಚ್ಚಿನದಾಗಿದ್ದರೆ (ತರ್ಕ 1, = ನಿಜ), ಆಯಾ ಎಂಓಎಸ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಔಟ್ಪುಟ್ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಪೂರೈಕೆಯ ನಡುವೆ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಔಟ್ಪುಟ್ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಂತೆ ಒತ್ತಾಯಿಸುತ್ತದೆ (ತರ್ಕ 0, = ತಪ್ಪು). ಎ ಮತ್ತು ಬಿ ಎರಡೂ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ, ಎರಡೂ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು ವಾಹಕವಾಗಿದ್ದು, ನೆಲಕ್ಕೆ ಇನ್ನೂ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ. ಎರಡೂ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು ಆಫ್ ಆಗಿರುವಾಗ ಮಾತ್ರ ಔಟ್ಪುಟ್ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಎ ಮತ್ತು ಬಿ ಎರಡೂ ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದಾಗ ಮಾತ್ರ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಎನ್. ಓ. ಆರ್ ಗೇಟ್ನ ಸತ್ಯ ಕೋಷ್ಟಕವನ್ನು ತೃಪ್ತಿಪಡಿಸುತ್ತದೆಃ ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಎಫ್. ಇ. ಟಿ ಅನ್ನು ಪ್ರತಿರೋಧಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವಂತೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಇಡೀ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಅನ್ನು ಎನ್-ಚಾನೆಲ್ ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಎಫ್. ಇ. ಟಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಮಾಡಬಹುದು. ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳು ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗಲು ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಮೇಲಿನಿಂದ ಕೆಳಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುವಾಗ, ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಔಟ್ಪುಟ್ನಲ್ಲಿ ಕೆಪ್ಯಾಸಿಟಿವ್ ಚಾರ್ಜ್ ಬಹಳ ಬೇಗನೆ ಹರಿಯುತ್ತದೆ (ಕೆಪ್ಯಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕದ ಮೂಲಕ ಹೊರಹಾಕುವಂತೆಯೇ). ಆದರೆ ಔಟ್ಪುಟ್ ಮತ್ತು ಧನಾತ್ಮಕ ಪೂರೈಕೆ ರೈಲಿನ ನಡುವಿನ ಪ್ರತಿರೋಧವು ತುಂಬಾ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ಹೆಚ್ಚು ಸಮಯ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೌಲ್ಯದ ಪ್ರತಿರೋಧಕದ ಮೂಲಕ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡುವಂತೆಯೇ). ಕಡಿಮೆ ಮೌಲ್ಯದ ಪ್ರತಿರೋಧಕವನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಸ್ಥಿರ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗೇಟ್ಗಳನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಮಾಡಲು ಉತ್ತಮವಾದ (ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯವಾದ) ಮಾರ್ಗವೆಂದರೆ ವರ್ಧನೆ-ಮೋಡ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳ ಬದಲಿಗೆ ಸವಕಳಿ-ಮೋಡ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಲೋಡ್ಗಳಾಗಿ ಬಳಸುವುದು. ಇದನ್ನು ಡಿಪ್ಲೀಷನ್-ಲೋಡ್ ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್ ತರ್ಕ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಚ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. (ಹೈ ಡೆನ್ಸಿಟಿ, ಶಾರ್ಟ್ ಚಾನೆಲ್ ಎಂ. ಓ. ಎಸ್.), ಎಚ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್.-II, ಎಚ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್.-III, ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಪಿ. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ತರ್ಕ ಡಿಪ್ಲೀಷನ್-ಲೋಡ್ ಎನ್. ಎಂ. ಓ. ಎಸ್. ತರ್ಕವನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ. 1970 ರ ದಶಕದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಇಂಟೆಲ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಮತ್ತು ಅನೇಕ ವರ್ಷಗಳವರೆಗೆ ಬಳಸಿದ ಸವಕಳಿ-ಲೋಡ್ ಎನ್ಎಂಓಎಸ್ ಲಾಜಿಕ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ಗಳಿಗಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಒಂದು ಕುಟುಂಬ. CHMOS, CHMOS-II, CHMOS-III ಮುಂತಾದ ಹಲವಾರು CMOS ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಈ NMOS-ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ನೇರವಾಗಿ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿವೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕೊಂಡಿಗಳು ತರ್ಕಶಾಸ್ತ್ರದ ಕುಟುಂಬಗಳು MOSFETನ ಅರಬ್ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳು ಈಜಿಪ್ಟಿನ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳು ದಕ್ಷಿಣ ಕೊರಿಯಾದ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳು