Materiaaleigenschappen: CMOS-Technologie

Bij de klassieke MOSFET spreken we over de bron en de uitgang die vol zitten met elektronen. Daartussen wordt een elektronenpaadje gemaakt door de poort, zodat de elektronen vloeien.

Je kan het ook omdraaien. Dan vul je de wafer met elektronen en zorg je ervoor dat de bron en de uitgang net geen elektronen bevatten. Sterker nog, je gaat bewust “lege gaatjes” maken waar eigenlijk een elektron zou thuishoren.

Zo een gaatje noemt men een elektron-gat. Een elektron-gat heeft een positieve lading. De poort zorgt ervoor dat deze elektron-gaten kunnen vloeien van de bron naar de uitgang. Dit bekom je allemaal door de materiaaleigenschappen van het silicium te veranderen via n-doperen of p-doperen.

Als je zo een elektronentransistor, of negatieve MOS, naast een elektron-gatentransitor, of een positieve MOS, plaatst, krijg je de Complementaire MOS

Je stuurt beide transistoren met “dezelfde poort” aan. Daarom is de ene altijd gesloten en de andere altijd open: je laat de elektronen door via een positieve spanning of je laat de elektron-gaten door via een negatieve spanning. Doordat een van de twee transistoren altijd af staat, is er minder lekstroom in een serieschakeling van deze twee transistoren. Bovendien verbruikt een CMOS enkel vermogen tijdens het schakelen van de transistoren.

Waarom is CMOS juist zuiniger?

Doordat deze opstelling van de CMOS minder verliesstroom heeft, worden de transistoren ook minder warm. We kunnen ze dan dichter bij elkaar plaatsen zonder dat de chip oververhit. Daarom kunnen er dus meer transistoren op een chip.

De CMOS-technologie richt zich op het optimaliseren van de MOSFET zonder dat het fundamentele werkingsprincipe verandert. De ontwikkeling ervan betekende een grote doorbraak voor de MOSFET. Het zorgde ervoor dat CMOS-technologie de standaard technologie is geworden om chips te produceren.