Что такое КМОП?

CMOS — или комплементарный металл-оксид-полупроводник — это полупроводниковый элемент, используемый во многих современных компьютерах и других электронных изделиях. Например, устройство статической оперативной памяти может одновременно хранить, обрабатывать и пересылать цифровые и аналоговые данные. Помимо универсального применения, он характеризуется сравнительно низким энергопотреблением и меньшей чувствительностью к излучению. Здесь вы можете узнать, что такое КМОП, как работает этот полупроводниковый компонент и в каких областях он используется в первую очередь.

КМОП — это полупроводниковое устройство, знакомое многим пользователям ПК и ноутбуков, например, в виде КМОП-памяти. Этот тип памяти практически не требует энергии для хранения информации. Поэтому она может работать от небольшой батареи в течение длительного времени. Как это работает?

КМОП работает благодаря взаимодействию двух транзисторов — N-канального MOSFET и P-канального MOSFET. Как только N-канальный MOSFET проводит ток, P-канальный MOSFET одновременно выключается, и наоборот. Благодаря низкому напряжению на входе, перекрестный ток остается на нуле, и питание требуется только при переключении. КМОП ОЗУ требуют собственного источника питания, но при этом имеют низкое собственное потребление. Типичное рабочее напряжение находится в диапазоне от 0,75 до 15 вольт, что намного ниже, чем у биполярных или МОП схем. Сам КМОП-транзистор имеет размер всего несколько миллиметров и считается исключительно долговечным. Фактический срок службы зависит от типа и частоты использования.

КМОП в основном состоит из n-канала и p-канала. В состоянии покоя рассеиваемая мощность составляет всего 10 нВт. Во время переключения она зависит от типа, но для стандартной серии она составляет около 1 мВт/МГц. Если встроен логический затвор, то около 10 мкВт/МГц. Поскольку КМОП является медленным чипом памяти, существуют операционные системы, которые не записывают в него напрямую. В этом случае содержимое и конфигурация хранятся в виде копии в оперативной памяти.

В компьютере CMOS используется для хранения параметров BIOS материнской платы. Таким образом, даже если устройство отключено от электросети на длительное время или питание неожиданно прервано, память CMOS обеспечивает сохранение данных, необходимых, в частности, для конфигурации компьютера и его аппаратного обеспечения. Здесь хранятся все данные конфигурации системы, необходимые для ее запуска. Для этого CMOS подает питание на системные часы.

Если прервать контакт между компьютером и CMOS, а также прервать подачу питания на оперативную память CMOS, то через некоторое время все данные конфигурации и пароли будут сброшены. Таким образом, компьютер возвращается к настройкам по умолчанию. Этот принцип также вступает в силу при обновлении BIOS. Поэтому вы можете без опасений запускать BIOS и настраивать аппаратное обеспечение или реагировать на сообщения об ошибках с помощью звуковых кодов BIOS. CMOS работает отдельно от остальной части блока питания.

Мощная и долговечная батарея обеспечивает CMOS непрерывным питанием. В стандартной серии используется литиевая батарея CR2032. Срок ее службы в первую очередь зависит от внешних воздействий. Если батарея подвергается большим колебаниям температуры или если питание компьютера прерывается на длительное время, это может повлиять на ее работоспособность. В результате срок службы колеблется, но обычно составляет не менее двух лет. Однако в идеальных условиях она может питать CMOS гораздо дольше.

Технология HCT-CMOS была разработана для обеспечения совместимости с напряжением TTL. Это было необходимо, поскольку обычные входы HC ранее не были полностью совместимы с выходными уровнями TTL. В новой технологии транзисторная структура КМОП была адаптирована к уровням выходного напряжения ТТЛ. Это не только позволяет неограниченно соединять ТТЛ-схемы и УВ-КМОП-схемы в пределах одного напряжения, но и приводит к достижению скорости ТТЛ-затворов в процессе работы.

Так называемый Bi-CMOS объединяет полевые транзисторы с биполярными транзисторами. Такая комбинация обеспечивает высокую способность к управлению током при снижении зависимости от емкостной нагрузки. Это используется, например, в радарных системах, радиосистемах и сигнальных цепях. Однако они несоизмеримо дороже в производстве.

Технология КМОП используется во многих областях электроники. Помимо ее использования в процессорах, микропроцессорах и элементах памяти, КМОП применяется и в других устройствах, например, в цифровых часах. Кроме того, эта технология используется в области бортовой электроники. КМОП-датчики устанавливаются в цифровых камерах и спектрометрах. Положительные характеристики технологии, ее высокая стойкость, длительный срок службы и низкие требования к энергопотреблению способствуют тому, что КМОП стала незаменимой частью многих современных устройств.

При извлечении батареи CMOS содержимое памяти стирается. В зависимости от типа, этот процесс может занять несколько секунд или даже несколько дней. Поэтому батарею следует извлекать только тогда, когда необходимо стереть память. Это может понадобиться, если у компьютера возникли проблемы с загрузкой или если была установлена другая микросхема BIOS. На некоторых материнских платах эта процедура также рекомендуется после обновления BIOS. На многих ПК пароль BIOS можно также сбросить через CMOS. Однако в большинстве ноутбуков встроенная защита от кражи гарантирует, что этот метод не приведет к желаемому успеху.

Информацию о том, как стереть память CMOS, можно найти в руководстве к соответствующей материнской плате. Точно следуйте приведенным там инструкциям, чтобы не повредить материнскую плату или отдельные детали, например, из-за короткого замыкания!