Технологія

Для прикладу розглянемо схему вентиля 2І-НЕ, побудованого за технологією КМОН:

• Якщо на обидва входи A і B поданий високий рівень, то обидва транзистора знизу на схемі відкриті, а обидва верхніх закриті, то є вихід з'єднаний із землею.

• Якщо хоча б на один з входів подати низький рівень, відповідний транзистор зверху буде відкритий, а знизу закритий. Таким чином, вихід буде сполучений з напругою живлення і від'єднаний від землі. В схемі немає ніяких навантажувальних опорів, тому в статичному стані через КМОН-схему протікають тільки струми витоку через закриті транзистори, і енергоспоживання дуже низьке. При перемиканнях електрична енергія витрачається в основному на заряд ємностей затворів і провідників, так що споживана (і розсіює) потужність пропорційна частоті цих перемикань (наприклад, тактовій частоті процесора). На малюнку з топологією мікросхеми 2І-НЕ можна помітити, що в ній використовуються два двозатворних польових транзистора різних конструкцій. Верхній двозатворний польовий транзистор виконує логічну функцію 2АБО, а нижній двозатворний польовий транзистор виконує логічну функцію 2І.

Рис. Схема логічного елемента, що виконує функцію 2І-НЕ

Коротка історія кмон-матриць

Точна дата народження КМОН-матриці невідома. В кінці 1960-х рр.. багато дослідників відзначали, що структури КМОП (CMOS) володіють чутливістю до світла. Однак прилади з зарядовим зв'язком забезпечували настільки вищу світлочутливість і якість зображення, що матриці на КМОП технології не отримали скільки-небудь помітного розвитку.На початку 1990-х характеристики КМОН-матриць, а також технологія виробництва були значно покращені. Прогрес в субмікронною фотолітографії дозволив застосовувати в КМОН-сенсорах більш тонкі з'єднання. Це призвело до збільшення світлочутливості за рахунок більшого відсотка облучаемой площі матриці.Переворот у технології КМОН-сенсорів стався, коли в лабораторії реактивного руху (Jet Propulsion Laboratory - JPL) NASA успішно реалізували Active Pixel Sensors (APS). Теоретичні дослідження були виконані ще кілька десятків років тому, але практичне використання активного сенсора відсунулося до 1993 року. APS додає до кожного пікселу транзисторний підсилювач для зчитування, що дає можливість перетворювати заряд в напругу прямо в пікселі. Це забезпечило також довільний доступ до фотодетектора зразок реалізованого в мікросхемах ОЗУ.В результаті до 2008 року КМОН стали практично альтернативою ПЗЗ.У 2011 році на форумі MWC в Барселоні компанія Samsung продемонструвала КМОН-сенсори нового типу, які орієнтовані на застосування в смартфонах.

Принципи роботи cmos-матриці

Рис. Загальний вигляд CMOS-матриці

КМОН (компліментарно-симетрична структура Метал-Оксид-Напівпровідник) Матриця (англ. CMOS - Complementary-symmetry/metal-oxide-semiconductor) - це оптоелектронної пристрій, виконане на основі масиву фоточутливих елементів, що дозволяють перетворити падаючий світловий потік у вихідний електричний аналоговий сигнал . Перетворення здійснюється за допомогою великої кількості фотодіодів і підсилювачів, розташованих в осередках площині матриці (так званих пікселів). Окремо взятий елемент чутливий у всьому видимому спектральному діапазоні, тому над фотодіодами кольорових КМОН-матриць використовується світлофільтр, який пропускає тільки один з трьох кольорів: червоного (Red), зеленого (Green), синього (Blue) або жовтого (Yellow), пурпурного (Magenta), бірюзового (Cyan). А в свою чергу в чорно-білій КМОП-матриці таких фільтрів немає.