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CMOS

目次 †

CMOS †

　CMOS（C-MOS）とは、コンプリメンタリー・メタルオキサイドセミコンダクタの略称で、NチャンネルとPチャンネルのMOSFET（金属酸化膜半導体を使った電界効果型トランジスタ）を組み合わせたものである。CMOS型トランジスタ（Complementary Metal Oxide Semiconductor transistor：相補型金属酸化膜半導体）は、PMOS型とNMOS型をひとつにして相互に補うように接続したトランジスタである。通称「シーモス」と呼ばれる。

CMOSの特徴 †

　CMOSの特徴として次が挙げられる。

• 構成要素がMOS-FET
• 消費電力が少ない
  • nMOSとpMOSを相補的に接続しているから。
• ノイズに強い
  • ノイズマージンを見れば明らか。
  • 雑音余裕度が高い。
• 初期のCMOSは静電気に弱かったが、今は改善されている。
• HC,ACファミリの場合、電源電圧の条件が2〜6Vと広範囲である。
• 初期のCMOSは4000シリーズで、74シリーズのTTLとはピン互換がなかった。
• 入力電流が極めて小さい。
• 集積密度を高くすることができる。
• 論理回路のNOT回路（インバータ）として動作する。

　これらの特徴から、さらに集積密度の高いLSIではC-MOSタイプが主流になっている。

　しかしC-MOSは次のような欠点がある。

• 応答速度が遅い。74HCシリーズやBi C-MOSの登場でこの問題は解消されている。
• 静電気に弱い。これも入力部分に保護回路を入れることで、問題が解消される。

　CMOSはPMOSとNMOSが同一の基板上に載る構造をしている。よって、隣り合うPMOSとNMOSの間にP型またはN型の共通基盤が必要になる。この共通基盤はウェル（Well：井戸）と呼ばれ、ウェルの数に応じてシングルウェル（ウェルがひとつ）、ツインウェル（ウェルが2つ）、トリプルウェア（ウェルが3つ）などがある。ウェルには色々な種類があり、目的によって使い分けられているが、PMOSが最も一般的に使用されている。PMOSおよびNMOSのゲート電極に＋の電荷をかける。すると、基板にある−の電化が引き寄せられて、NMOS側に電流が流れる。今度は逆にPMOSおよびNMOSのゲート電極に−の電荷をかけると、基板にある＋の電荷が引き寄せられて、PMOS側に電流が流れる。この電流の違いの違いを利用して、0と1の信号を作るとNOT回路になる。

CMOSの型番 †

　4000シリーズ（CMOS）の名前の付け方は次の通りである。

• 出力形式
  • B
  • UB

CMOSの利用場面 †

　CMOSの利用場面として次が挙げられる。

• コンピュータで使用するCPUなどの集約度の高いLSIには必須のトランジスタである。
• C-MOSを用いたイメージセンサーなども開発されており、デジカメやカメラ付携帯電話、FAX、コピー機などに利用される。