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cmos成像器件
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你可能喜欢cmos指互补（PMOS管和NMOS管）共同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间看，要么PMOS导通，要么NMOS导通，要么都截止，比线性的（BJT）效率要高得多，因此功耗很低。
发展沿革/CMOS
cmos在计算机领域，CMOS常指保存基本启动信息（如日期、时间、启动设置等）的芯片。有时人们会把CMOS和BIOS混称，其实CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片，是用来保存的配置和用户对某些参数的设定。CMOS可由主板的电池供电，即使系统掉电，信息也不会丢失。CMOS RAM本身只是一块存储器，只有数据保存功能。而对BIOS中各项参数的设定要通过专门的程序。BIOS设置程序一般都被厂商整合在芯片中，在开机时通过特定的按键就可进入BIOS设置程序，方便地对系统进行设置。因此BIOS设置有时也被叫做CMOS设置。&早期的CMOS是一块单独的芯片MC146818A（DIP封装），共有64个字节存放系统信息。386以后的微机一般将 MC146818A芯片集成到其它的IC芯片中（如82C206，PQFP封装），586以后主板上更是将CMOS与系统实时时钟和后备电池集成到一块叫做DALLDA DS1287的芯片中。随着微机的发展、可设置参数的增多，现在的CMOS RAM一般都有128字节及至256字节的容量。为保持兼容性，各BIOS厂商都将自己的BIOS中关于CMOS RAM的前64字节内容的设置统一与MC146818A的CMOS RAM格式一致，而在扩展出来的部分加入自己的特殊设置，所以不同厂家的BIOS芯片一般不能互换，即使是能互换的，互换后也要对CMOS信息重新设置以确保系统正常运行。 当今，CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件，尤其是片幅规格较大的单眼。虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同，但基本上它仍然是采取CMOS的工艺，只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再透过芯片上的数码─类比转换器（ADC）将获得的影像讯号转变为数码讯号输出。
相对于其他逻辑系列,CMOS逻辑电路具有一下优点: 1.允许的电源电压范围宽,方便电源电路的设计 。2.逻辑摆幅大,使电路抗干扰能力强。3.静态功耗低 ,在获得相同像素数的情况下，价格更低，具有很高性价比，可以不断朝更高像素、更高分辨率发展。4.隔离栅结构使CMOS期间的输入电阻极大,从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多。
cmosCMOS（本意是指互补金属氧化物半导体存储器，是一种大规模应用于集成电路芯片制造的原料）是微机主板上的一块可读写的RAM芯片，主要用来保存当前系统的硬件配置和操作人员对某些参数的设定。CMOS RAM芯片由系统通过一块后备电池供电，因此无论是在关机状态中，还是遇到系统掉电情况，CMOS信息都不会丢失。 由于CMOS RAM芯片本身只是一块，只具有保存数据的功能，所以对CMOS中各项参数的设定要通过专门的程序。早期的CMOS设置程序驻留在上的（如IBM的PC/AT机型），使用很不方便。现在多数厂家将CMOS设置程序做到了 BIOS芯片中，在开机时通过按下某个特定键就可进入CMOS设置程序而非常方便地对系统进行设置，因此这种CMOS设置又通常被叫做BIOS设置。 可读写芯片 CMOS是主板上一块可读写的RAM芯片，用于保存当前系统的硬件配置信息和用户设定的某些参数。CMOS RAM由主板上的电池供电，即使系统掉电信息也不会丢失。对CMOS中各项参数的设定和更新可通过开机时特定的按键实现（一般是Del键）。进入BIOS设置程序可对CMOS进行设置。一般CMOS设置习惯上也被叫做BIOS设置。
相机领域/CMOS
CMOS制造工艺也被应用于制作数码影像器材的感光元件（常见的有TTL和CMOS），尤其是片幅规格较大的单反数码相机。虽然在用途上与过去CMOS电路主要作为固件或计算工具的用途非常不同，但基本上它仍然是采取CMOS的工艺，只是将纯粹逻辑运算的功能转变成接收外界光线后转化为电能，再透过芯片上的数码─类比转换器（ADC）将获得的影像讯号转变为数码讯号输出。CMOS与CCD的区别成像过程CCD与CMOS图像传感器光电转换的原理相同，他们最主要的差别在于信号的读出过程不同；由于CCD仅有一个（或少数几个）输出节点统一读出，其信号输出的一致性非常好；而CMOS芯片中，每个像素都有各自的信号放大器，各自进行电荷-电压的转换，其信号输出的一致性较差。但是CCD为了读出整幅图像信号，要求输出放大器的信号带宽较宽，而在CMOS&芯片中，每个像元中的放大器的带宽要求较低，大大降低了芯片的功耗，这就是CMOS芯片功耗比CCD要低的主要原因。尽管降低了功耗，但是数以百万的放大器的不一致性却带来了更高的固定噪声，这又是CMOS相对CCD的固有劣势。集成性从制造工艺的角度看，CCD中电路和器件是集成在半导体单晶材料上，工艺较复杂，世界上只有少数几家厂商能够生产CCD晶元，如DALSA、SONY、松下等。CCD仅能输出模拟电信号，需要后续的地址译码器、模拟转换器、图像信号处理器处理，并且还需要提供三组不同电压的电源同步时钟控制电路，集成度非常低。而CMOS是集成在被称作金属氧化物的半导体材料上，这种工艺与生产数以万计的计算机芯片和存储设备等半导体集成电路的工艺相同，因此声场CMOS的成本相对CCD低很多。同时CMOS芯片能将图像信号放大器、信号读取电路、A/D转换电路、图像信号处理器及控制器等集成到一块芯片上，只需一块芯片就可以实现相机的的所有基本功能，集成度很高，芯片级相机概念就是从这产生的。随着CMOS成像技术的不断发展，有越来越多的公司可以提供高品质的CMOS成像芯片，包括：Micron、&CMOSIS、Cypress等。速度CCD采用逐个光敏输出，只能按照规定的程序输出，速度较慢。CMOS有多个电荷-电压转换器和行列开关控制，读出速度快很多，大部分500fps以上的高速相机都是CMOS相机。此外CMOS&的地址选通开关可以随机采样，实现子窗口输出，在仅输出子窗口图像时可以获得更高的速度。噪声CCD技术发展较早，比较成熟，采用PN结或二氧化硅（SiO2）隔离层隔离噪声，成像质量相对CMOS光电传感器有一定优势。由于CMOS图像传感器集成度高，各元件、电路之间距离很近，干扰比较严重，噪声对图像质量影响很大。随着CMOS电路消噪技术的不断发展，为生产高密度优质的CMOS图像传感器提供了良好的条件。
集成电路/CMOS
cmosCMOS同时可指互补式金氧半元件及制程。在同样的功能需求下。自1958年美国德克萨斯仪器公司（TI）发明集成电路（IC）后，随着硅平面技术的发展，二十世纪六十年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路，它标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃。MOS是：金属-氧化物-半导体（Metal-Oxide-Semiconductor）结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC（Complementary&MOS&Integrated&Circuit）。数字集成电路按导电类型可分为双极型集成电路（主要为TTL）和单极型集成电路（CMOS、NMOS、PMOS等）。CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。电路原理CMOS由PMOS管和NMOS管共同构成，它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间要么PMOS导通、要么NMOS导通、要么都截至，比线性的三极管（BJT）效率要高得多，因此功耗很低。相对于其他逻辑系列，CMOS逻辑电路具有以下优点：1、允许的电源电压范围宽，方便电源电路的设计2、逻辑摆幅大，使电路抗干扰能力强3、静态功耗低4、隔离栅结构使CMOS器件的输入电阻极大，从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多发展历史早期的CMOS元件和主要的竞争对手BJT相比，很容易受到静电放电（ElectroStatic&Discharge,ESD）的破坏。而新一代的CMOS芯片多半在输出入接脚（I/O&pin）和电源及接地端具备ESD保护电路，以避免内部电路元件的闸极或是元件中的PN接面（PN-Junction）被ESD引起的大量电流烧毁。早期的CMOS设置程序驻留在软盘上的（如IBM的PC/AT机型），使用很不方便。多数厂家将CMOS设置程序做到了BIOS芯片中，在开机时通过按下某个特定键就可进入CMOS设置程序而非常方便地对系统进行设置，因此这种CMOS设置又通常被叫做BIOS设置。CMOS由PMOS管和NMOS管共同构成，它的特点是低功耗。由于CMOS中一对MOS组成的门电路在瞬间要么PMOS导通、要么NMOS导通、要么都截止，比线性的三极管(BJT）效率要高得多，因此功耗很低，因此，计算机里一个纽扣电池就可以给它长时间地提供电力。优点相对于其他逻辑系列，CMOS逻辑电路具有以下优点：⒈允许的电源电压范围宽，方便电源电路的设计⒉逻辑摆幅大，使电路抗干扰能力强⒊静态功耗低⒋隔离栅结构使CMOS期间的输入电阻极大，从而使CMOS期间驱动同类逻辑门的能力比其他系列强得多CMOS发展比TTL晚，但是以其较高的优越性在很多场合逐渐取代了。TTL以下比较两者性能，大家就知道其原因了。⒈CMOS是场效应管构成，TTL为双极晶体管构成⒉CMOS的逻辑电平范围比较大（5～15V），TTL只能在5V下工作⒊CMOS的高低电平之间相差比较大、抗干扰性强，TTL则相差小，抗干扰能力差⒋CMOS功耗很小，TTL功耗较大（1～5mA/门）⒌CMOS的工作频率较TTL略低，但是高速CMOS速度与TTL差不多相当。详细信息1 TTL电平：输出高电平&2.4V，输出低电平&0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平和低电平：输入高电平&=2.0V，输入低电平&=0.8V，噪声容限是0.4V。2 CMOS电平：逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。
3 电平转换电路：因为TTL和CMOS的高低电平的值不一样（ttl5v&==&cmos&3.3v），所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。
4 驱动门电路OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外接上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。5 TTL和CMOS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短（5-10ns），但是功耗大。CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长（25-50ns），但功耗低。CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，越高，芯片集越热，这是正常现象。3）CMOS电路的锁定效应（擎柱效应）：CMOS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，CMOS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。防御措施&1）在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电压。2）芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。3）在VDD和外电源之间加限流电阻，即使有大的电流也不让它进去。4）当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启CMOS电路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭CMOS电路的电源。6 CMOS电路的使用注意事项1）CMOS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。2）输入端接低内阻的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之内。3）当接长信号传输线时，在CMOS电路端接匹配电阻。4）当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。5）CMOS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏CMOS。7 TTL门电路中输入端负载特性（输入端带电阻特殊情况的处理）：1）悬空时相当于输入端接高电平。因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。2）在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平，输入端出呈现的是高电平而不是低电平。因为由TTL门电路的输入端负载特性可知，只有在输入端接的串联电阻小于910欧时，它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来，串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。这个一定要注意。CMOS门电路就不用考虑这些了。8 TTL和CMOS电路的输出处理
TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。OC门在截止时有漏电流输出，那就是漏电流，为什么有漏电流呢？那是因为当三极管截止的时候，它的基极电流约等于0，但是并不是真正的为0，经过三极管的集电极的电流也就不是真正的0，而是约0。而这个就是漏电流。开漏输出：OC门的输出就是开漏输出；OD门的输出也是开漏输出。它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出的电流。所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。OD门一般作为输出缓冲/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。
9 什么叫做图腾柱，它与开漏电路有什么区别？
TTL集成电路中，输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出，没有的叫做OC门。因为TTL就是一个三级关，图腾柱也就是两个三级管推挽相连。所以推挽就是图腾。一般图腾式输出，高电平400UA，低电平8MA.
CMOS工艺/CMOS
制造过程p肼CMOS工艺
p肼CMOS工艺采用轻掺杂的N型衬底制备PMOS器件。为了做出N型器件，必须先在N型衬底上做出P肼，在p肼内制造NMOS器件。
典型的P肼硅栅CMOS工艺从衬底清洗到中间测试，总共50多道工序，需要5次离子注入，连同刻钝化窗口，共10次光刻。下面结合主要工艺流程来介绍P肼硅栅CMOS集成电路中元件的形成过程。
⑴光1——光刻肼区，刻出肼区注入孔。
⑵肼区注入及推进，形成肼区。
⑶去除SiO2，长薄氧，长Si3N4
⑷光2——反刻有源区（光刻场区），反刻出P管、N管的源、漏和栅区。
⑸光3——光刻N管场区，刻去N管区上的胶，露出N管场区注入孔。N管场区注入，以提高场开启，减少闩锁效应及改善肼的接触。
⑹长场氧化层，出去Si3N4，再飘去薄的SiO2，然后长栅氧化层。
⑺光4——光刻P管区。p管区注入，调节PMOS管的开启电压，然后长多晶硅。
⑻光5——反刻多晶硅，形成多晶硅栅及多晶硅电阻。
⑼光6——光刻P+区，刻去P管及其他P+区上的胶。P+区注入，形成PMOS管的源、漏区及P+保护环。
⑽光7——光刻N+区，刻去N+区上的胶。N+区注入，形成NMOS管的源、漏区及N+保护环。
⑿光8——光刻引线孔。可在生长磷硅玻璃后先开一次孔，然后再磷硅玻璃回流及结注入推进后再开第二次孔。
⒀光9——反刻铝引线。
⒁&光10——光刻压焊块。历史1963年，快捷半导体的Frank&Wanlass发明了互补式金属氧化物半导体电路。到了1968年，美国无线电公司一个由亚伯·梅德温（Albert&Medwin）领导的研究团队成功研发出第一个互补式金属氧化物半导体集成电路。早期的CMOS元件虽然功率消耗比常见的晶体管-晶体管逻辑电路要来得低，但是因为操作速度较慢的缘故，所以大多数应用互补式金属氧化物半导体的场合都和降低功耗、延长电池使用时间有关，例如电子表。不过经过长期的研究与改良，今日的互补式金属氧化物半导体元件无论在使用的面积、操作的速度、耗损的功率，以及制造的成本上都比另外一种主流的半导体工艺BJT（Bipolar&Junction&Transistor，双载流子晶体管）要有优势，很多在BJT无法实现或是实作成本太高的设计，利用互补式金属氧化物半导体皆可顺利的完成。只要有任何开发进入到半导体的工艺，往往都可以压低成本。
早期分离式CMOS逻辑元件只有“4000系列”一种（RCA&'COS/MOS'制程），到了后来的“7400系列”时，很多逻辑芯片已经可以利用CMOS、NMOS，甚至是BiCMOS（双载流子互补式金氧半）制程实现。早期的CMOS元件和主要的竞争对手BJT相比，很容易受到静电放电（ElectroStatic&Discharge,&ESD）的破坏。而新一代的CMOS芯片多半在输出入接脚（I/O&pin）和电源及接地端具备ESD保护电路，以避免内部电路元件的栅极或是元件中的PN结（PN-Junction）被ESD引起的大量电流烧毁。不过大多数芯片制造商仍然会特别警告使用者尽量使用防静电的措施来避免超过ESD保护电路能处理的能量破坏半导体元件，例如安装内存模组到个人电脑上时，通常会建议使用者配戴防静电手环之类的设备。此外，早期的CMOS逻辑元件（如4000系列）的操作范围可由3伏特至18伏特的直流电压，所以CMOS元件的栅极使用铝做为材料。而多年来大多数使用CMOS制造的逻辑芯片也多半在TTL标准规格的5伏特底下操作，直到1990年后，有越来越多低功耗的需求与信号规格出现，取代了虽然有着较简单的信号接口、但是功耗与速度跟不上时代需求的TTL。此外，随着MOSFET元件的尺寸越做越小，栅极氧化层的厚度越来越薄，所能承受的栅极电压也越来越低，有些最新的CMOS制程甚至已经出现低于1伏特的操作电压。这些改变不但让CMOS芯片更进一步降低功率消耗，也让元件的性能越来越好。近代的CMOS栅极多半使用多晶硅制作。和金属栅极比起来，多晶硅的优点在于对温度的忍受范围较大，使得制造过程中，离子布值（ion&implantation）后的退火（anneal）制程能更加成功。此外，更可以让在定义栅极区域时使用自我校准（self-align）的方式，这能让栅极的面积缩小，进一步降低杂散电容（stray&capacitance）。2004年后，又有一些新的研究开始使用金属栅极，不过大部分的制程还是以多晶硅栅极为主。关于栅极结构的改良，还有很多研究集中在使用不同的栅极氧化层材料来取代二氧化硅，例如使用高介电系数介电材料（high-K&dielectric），目的在于降低栅极漏电流（leakage&current）。技术细节互补式金属氧化物半导体同时可指互补式金氧半元件及工艺。在同样的功能需求下，互补式金属氧化物半导体工艺所制造的集成电路享有功耗较低的优势，这也使得今日的集成电路产品大多是以互补式金属氧化物半导体制造。
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