Complementary metal oxide semi-conductor 1

Complementary metal oxide semi-conductor

Vue en coupe d'un transistor MOS

La technologie CMOS, ou Complementary Metal OxideSemiconductor, est une technologie de fabrication de composantsélectroniques et, par extension, l'ensemble des composants fabriquésselon cette technologie. À l'instar de la famille Transistor-Transistorlogic (TTL), ces composants sont en majeure partie des portes logiques(NAND, NOR, etc.) mais peuvent être aussi utilisés comme résistancevariable.

Dans ces circuits, un étage de sortie est composé d'un couple de transistors MOSFET N et P placés de manièresymétrique et réalisant chacun la même fonction. Du fait de leur caractéristique de fonctionnement inversée, untransistor est passant alors que l'autre est bloquant[1] (ils sont donc complémentaires, d'où l'appellationcomplementary).

Technologie de fabrication de composant logique

schéma d'un inverseur CMOS

Pour expliquer le fonctionnement, on peut prendre par exemple lecircuit le plus simple existant, l'inverseur CMOS (fonction NON),composé de deux transistors, un N et un P. La table de vérité del'inverseur est la suivante :

Inverseur

Entrée Sortie

0 1

1 0

Si on applique à l'entrée un niveau haut, le transistor N est passant et le P est bloqué. On place ainsi la sortie aupotentiel Vss (la masse), c'est-à-dire à l'état bas. Inversement, quand on met l'entrée à l'état bas, le transistor P estpassant et le N est bloqué. La sortie est donc à l'état haut. On a donc bien réalisé une fonction inversion.En fonctionnement normal, il n'y aucun chemin entre Vdd (l'alimentation positive) et Vss (la masse) ; laconsommation électrique est donc nulle en régime établi. Cependant, durant les transitions entre états (passage duniveau haut au niveau bas et inversement), les deux transistors sont simultanément conducteurs pendant un court lapsde temps, ce qui entraîne une consommation d'énergie. C'est pour cela que plus la fréquence de l'horloge d'un circuitintégré CMOS est élevée, plus ce circuit consomme d'énergie. De la même manière, à une fréquence donnée, plus uncircuit intégré CMOS comporte de transistors, plus il consomme d'énergie.

Complementary metal oxide semi-conductor 2

porte CMOS NAND

On réalise de la même manière toutes les portes : ET avec deux P en parallèle etdeux N en série suivis d'un inverseur, OU avec deux P en série et deux N enparallèle suivis d'un inverseur, etc.

Circuit spécialisé

Par extension, le terme CMOS est aussi employé pour désigner un circuitspécialisé présent dans les micro-ordinateurs. Ce dernier contient une petitemémoire ainsi qu'une horloge maintenues en fonctionnement permanent grâce àune pile ou à un accumulateur (rechargé automatiquement lorsque l'alimentationest en service). La technologie CMOS est ici privilégiée car, grâce à saconsommation extrêmement réduite (de l'ordre de 10 µA), elle permet de longuesdurées d'interruption de l'alimentation principale. La mémoire contient quelquesdizaines d'octets, utilisés pour stocker des informations décrivant la configurationde l'ordinateur (détail des disques durs…), des données nécessaires aufonctionnement de son BIOS et au système d'exploitation, ainsi que l'heure et ladate. Ce composant est une cible intéressante pour les virus car il reste allumé même lorsque l'alimentation estcoupée.

HistoriqueEn 1930, Julius Edgar Lilienfeld, de l'université de Leipzig, déposait un brevet dans lequel il décrivait un élémentassez proche du transistor MOS et qui aurait pu constituer le premier transistor de l’histoire. Il fallut cependantattendre le début des années 1960 pour voir apparaître les premiers dispositifs MOS puis CMOS industriels, dont ledéveloppement avait été rendu possible par les progrès enregistrés dans le domaine des transistors bipolaires, et enparticulier la résolution des problèmes d'interface oxyde-semiconducteur[2]. Aujourd'hui, le transistor MOSconstitue, grâce à sa simplicité de fabrication et à ses dimensions réduites, l'élément fondamental des circuits intégrésnumériques.

Notes et références[1][1] , 3.1-3.11[2] John Richard Davis, , éd. Gordon & Breach Science Publishers, 1980

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Sources et contributeurs de l’articleComplementary metal oxide semi-conductor  Source: http://fr.wikipedia.org/w/index.php?oldid=101139066  Contributeurs: Archambaud, ArséniureDeGallium, BadGoliath42, Bub's, Curry,Daniel*D, DocteurCosmos, Drongou, Ecclecticus, Fab97, Fafnir, Francois Trazzi, Freewol, HB, Hercule, Herman, Jbw, L.C., Lebens, Lenaic, Linedwell, Litlok, Looxix, MagnetiK, Manu fred,Marc Mongenet, Med, MetalGearLiquid, Nono64, Overmac, Palpalpalpal, Pano38, Pld, Pulsar, Rhadamante, Sam Hocevar, Serge Nueffer, SergeMoutou, Sitelec, Speculos, Tangdur, Toutoune25,Versgui, Yves-Laurent, Zedh, Zubro, 19 modifications anonymes

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