3 transistores CMOS

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1 Circuito Integrado (1958)
1 Transistor (1947)( )
Jener Toscano Lins e SilvaJener Toscano Lins e Silva
ƒ Aumento da Complexidade dos microprocessadores.p p
ƒ Densidade dos transistores dobrando a cada 18 meses 
(Moore).
ƒ Propicia aplicações digitais agregar cada vez mais Propicia aplicações digitais agregar cada vez mais 
funcionalidade em equipamentos de menor volume. 
ÁŠ Átomo de Silício
ƒ Grande 
estabilidade física 
e química em 
temperaturatemperatura
ƒ 4 elétrons na 
órbita externaórbita externa.
ƒ Permite uma 
obtensão 
“natural” do SiO2
– óxido de silício.
Š Existem dois principais de transistores:Š Existem dois principais de transistores:
ƒ MOSFET - Transistor de Efeito de Campo Metal-
Óxido Semicondutor, ou ainda, IGFET – FET de 
porta isolada;
ƒ TB J - Transistor Bipolar de Junção.
Š O MOSFET está se tornando o dispositivo mais 
amplamente empregado especialmente nos 
j t d i dprojetos de microprocessadores:
ƒ podem ser fabricados em dimensão muito pequena e 
o seu processo de fabricação é relativamente simpleso seu processo de fabricação é relativamente simples.
ƒ apresentam alta impedância de entrada (100 MΩ à 
1GΩ), baixíssimo nível de ruído e maior estabilidade )
térmica.
C tê iŠ Consome pouca potência.
Š Implementação de funções analógicas e digitais 
utilizando quase exclusivamente transistores utilizando quase exclusivamente transistores 
MOSFETs com poucos ou nenhum resistor.
Š Integração de um número muito grande de Š Integração de um número muito grande de 
transistores (>200 milhões) de forma a implementar 
circuitos muito sofisticados em escala de integração 
muito ampla (VLSI – Very Large Scale Integration), 
tais como, memórias e microprocessadores.
I l t ã j t d i it ló i Š Implementação conjunta de circuitos analógicos 
(amplificadores e filtros), com circuitos digitais em 
uma só pastilha diminuindo ainda mais o seu uma só pastilha, diminuindo ainda mais o seu 
tamanho. 
NMOS GateSource DrainŠ NMOS GateSource Drain
SiO2
Polysilicon
n+n+
PMOS
p bulk Si
GateSource DrainŠ PMOS
SiO2
GateSource Drain
Polysilicon
p+ p+
n bulk Si
g = 0 g = 1
g
d d d
nMOS OFF ONg
s s s
nMOS ON
g
d d d
pMOS ON OFFg
s s s
pMOS ON
O MOSFET ti (PMOS) é f b i d b Š O MOSFET tipo p (PMOS) é fabricado sobre um 
substrato tipo n com regiões p+ para o dreno e a 
fonte.
Š O PMOS opera do mesmo modo que o NMOS, 
exceto que as tensões vGS e vDS são negativas.
A t i PMOS i l tid t á i Š A corrente iD no PMOS circula no sentido contrário 
ao NMOS (da fonte para o dreno).
Š A tecnologia PMOS foi originalmente dominante Š A tecnologia PMOS foi originalmente dominante 
na fabricação dos transistores MOS e ainda são 
encontrados nos projetos de circuitos discretos.
J l NMOSŠ Já a tecnologia NMOS ocupa menos espaço, opera 
mais rápido e requerer uma fonte de alimentação 
de menor valor de tensão que o PMOS.de menor valor de tensão que o PMOS.
Š Os transistores PMOS e NMOS são utilizados nos 
circuitos MOS complementares que é atualmente a 
tecnologia dominante.
Š A tecnologia da complementaridade MOS emprega Š A tecnologia da complementaridade MOS emprega 
transistores de ambas as polaridades.
Š Embora os circuitos CMOS sejam mais difíceis de ser Š Embora os circuitos CMOS sejam mais difíceis de ser 
fabricados que os NMOS, a disponibilidade dos 
dispositivos MOS complementares torna possível o uso 
d té ni d pr j t tr m m nt p d r de técnicas de projeto extremamente poderosas. 
Š Atualmente, o CMOS é mais largamente utilizado nas 
tecnologias de CIs (analógicos ou digitais).tecnologias de CIs (analógicos ou digitais).
Š A tecnologia CMOS literalmente substituiu os projetos 
baseados só em transistores NMOS, além de muitas 
d l ldas aplicações que antes só eram possível com 
transistores bipolares.
A Y
VDD
0
1 A Y
A Y
GND
A Y
A Y VDD
0
1 0 OFF1 0
A=1 Y=0
ON
A Y
GND
A Y
A Y VDD
0 1
1 0
ON
1 0
A=0 Y=1
OFF
A Y
GND
A Y
O transistor PMOS é implementado diretamente no substrato tipo n, 
enquanto que o transistor NMOS é implementado em uma região 
denominada poço p. 
A B Y
0 0 10 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
A B Y
0 0 10 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
23/10 L A D k I lŠ 23/10 – Lucas – A – Desktops Intel
Š 24/10 – Francisco A’ – Desktops AMD
Š 06/11 – André B – Notebooks Intel
Š 07/11 – Cassio B’ – Notebooks AMD
Š 13/11 – Ayame C – Servidores Intel
Š 14/11 Maxell C’ Servidores AMDŠ 14/11 – Maxell C – Servidores AMD
Š 20/11 – Tacia D – Workstation Intel
Š 21/11 – Anderson D’ – Estação de Trabalho
Š 27/11 – Patrik E – Integrados e Comunicação Intel
Š 28/11 – Italo F – Internet Intel
Š 04/12 – Retardatários (perdendo meio ponto)Š 04/12 Retardatários (perdendo meio ponto)
Š 05/12 – 2º Exercício Escolar
Š 11/12 – 2ª Chamada
18/12 Fi lŠ 18/12 - Final