PMOS forrásának megtekintése

[[Fájl:CT7004.jpg|bélyegkép|PMOS óra-IC, 1974]]
A '''PMOS''' vagy '''pMOS''' logika (p-csatornás [[fém–oxid–félvezető]]) p-csatornás, javító módú [[MOSFET]]-eken alapuló [[digitális áramkör]]ök családja. Az 1960-as évek végén és az 1970-es évek elején a PMOS logika volt a legfőbb félvezető-technológia az LSI-k terén, mielőtt az [[NMOS]] és a [[CMOS]] felváltotta.

==Története és alkalmazása ==
[[Mohamed Atalla]] és [[Dawon Kahng]] hozták létre az első működő MOSFET-et a [[Bell Labs]]nél 1959-ben.<ref name="computerhistory">{{cite web|url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/metal-oxide-semiconductor-mos-transistor-demonstrated/|title=1960: Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated|publisher=[[Computer History Museum]]}}</ref> PMOS- és NMOS-eszközöket is létrehoztak, de csak a PMOS-eszközök működtek.<ref name="Lojek">{{cite book |last1=Lojek |first1=Bo |title=History of Semiconductor Engineering |url=https://archive.org/details/historysemicondu00loje_697 |url-access=limited |date=2007 |publisher=[[Springer Science & Business Media]] |isbn=9783540342588 |pages=[https://archive.org/details/historysemicondu00loje_697/page/n327 321–323]}}</ref> Több mint egy évtizeddel később sikerült csak a gyártási folyamat során bekerülő szennyeződések (különösen a nátrium) gyakorlatban használható NMOS-eszközökhöz megfelelő kezelése.

A [[bipoláris kapcsolásos tranzisztor]]hoz képest az egyetlen ekkor az integrált áramkörben elérhető eszköz, a MOSFET számos előnnyel rendelkezik:
*A hasonló félvezető eszközök létrehozásának hasonló pontosságot igénylő folyamataihoz képest a MOSFET területigénye csak 10%-a a bipoláris kapcsolásos tranzisztorénak.<ref name=seifart>{{cite book |title=Digitale Schaltungen und Schaltkreise |trans-title=Digital Circuits and Integrated Circuits |language=de |author=Manfred Seifart |publisher=VEB Verlag Technik |place=Berlin |date=1982 |OCLC=923116729}}</ref>{{rp|87}} Ennek oka, hogy a MOSFET önszigetelő, és nem igényel [[p–n kapcsolásizoláció]]t a környező komponensektől.
*A MOSFET előállítása kevesebb lépésből áll, így egyszerűbben és olcsóbban gyártható (egy diffúziós dópolás<ref name=seifart/>{{rp|pages=87}} szemben a bipoláris tranzisztor 4 lépésével).<ref name=seifart/>{{rp|pages=50}}
*Mivel nincs statikus elektromosság a MOSFET-nél, a MOSFET-alapú integrált áramkör energiaigénye alacsonyabb.
Hátrányai ezek voltak a bipoláris integrált áramkörhöz képest:
*A váltási sebesség sokkal kisebb volt a nagy kapukapacitás miatt
*A magas [[küszöbfeszültség]] nagyobb minimális áramforrás-feszültséghez vezetett (-24-től –28 V-ig).<ref>{{cite book |title=Mogisters: The New Generation of MOS Monolithic Shift Registers |publisher=General Instrument Corp. |date=1965 |url=https://archive.org/details/TNM_Mogisters_-_The_New_Generation_of_MOS_Monolithic_Shift_Registers_from_General_Instrument_Corp/page/n1}}</ref>
A [[General Microelectronics]] az első kereskedelmi PMOS áramkört 1964-ben mutatta be, mely 20 bites eltolásos regiszter volt 120 MOSFET-tel, mely ekkor nagy fokú integráltság volt.<ref name=chm64>{{cite web |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/first-commercial-mos-ic-introduced/ |title=1964: First Commercial MOS IC Introduced |publisher=Computer History Museum |access-date=2020-12-07}}</ref> Az 1965-ös kísérlet 23 külön integrált áramkör létrehozására a Victor Comptometer számára<ref name=chm64/> azonban nem sikerült, és ez végül a General Microelectronics végét okozta.<ref>{{cite web |url=https://computerhistory.org/blog/13-sextillion-counting-the-long-winding-road-to-the-most-frequently-manufactured-human-artifact-in-history/ |title=13 Sextillion & Counting: The Long and Winding Road to the Most Frequently Manufactured Human Artifact in History |publisher=Computer History Museum |date=2018-04-02 |access-date=2020-12-08}}</ref> Más számítógépek tovább készítettek PMOS áramköröket, például eltolásos regisztereket ([[General Instrument]])<ref>{{cite book |title=General Instrument MOS Integrated Circuit |publisher=General Instrument Microelectronics Division |date=September 1966 |url=https://archive.org/details/TNM_MOS_Integrated_Circuit_MOS_Transistor_-_Gener_20171020_0178}}</ref> vagy az analóg 3705-ös multiplexert ([[Fairchild Semiconductor]]),<ref>{{cite book |title=New MOS Multiplex Switch is Bipolar Compatible |author=M. J. Robles |publisher=Fairchild Semiconductor |date=1968-04-09 |url=http://smithsonianchips.si.edu/ice/Series11Artwork/images/100520b.jpg}}</ref> ami lehetetlen volt a bipoláris technológiákkal.

Jelentős javítás volt a [[poliszilícium]] önelrendezettkapu-technológia (1968).<ref name=chm68>{{cite web |title=1968: Silicon Gate Technology Developed for ICs |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/silicon-gate-technology-developed-for-ics/ |publisher=Computer History Museum |access-date=2020-12-11}}</ref> Tom Klein és [[Federico Faggin]], a Fairchild Semiconductor dolgozói a folyamatot javították, hogy kereskedelemben is megfelelhessen, lehetővé téve az analóg 3708-as multiplexer, az első szilíciumkapus integrált áramkör megjelenését.<ref name=chm68/> A folyamat lehetővé tett kisebb gyártási hibahatárokat, így kisebb MOSFET-ek és kisebb állandó kapukapacitásokat. Például a kor PMOS memóriái 3-5-ször akkora sebességet értek el feleakkora területen.<ref name=chm68/> A poliszilícium kapuanyag nemcsak az önelrendezett kaput tette lehetővé, hanem kisebb küszöbfeszültséget, így kisebb minimális áramforrás-feszültséget (például -16 V),<ref>{{cite book |title=The Intel Memory Design Handbook |publisher=Intel |date=Aug 1973 |url=http://www.decadecounter.com/vta/pdf/Intel%20Memory%20Design%20Handbook%20&#91;1973-08&#93;.pdf |access-date=2020-12-18 |accessdate=2023-07-31 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20210920151950/http://www.decadecounter.com/vta/pdf/Intel%20Memory%20Design%20Handbook%20&#91;1973-08&#93;.pdf |archivedate=2021-09-20 }}</ref>{{rp|1-13}} csökkentve az energiaigényt. Az alacsonyabb feszültség miatt a szilíciumkapus PMOS logikát gyakran alacsony feszültségű PMOS-nak nevezik a régebbi, fémkapussal szemben, melyet magas feszültségűnek neveznek.<ref name=seifart/>{{rp|89}}

Bizonyos okokból a Fairchild Semiconductor nem haladt tovább a PMOS integrált áramkörök fejlesztésével a menedzserek kéréseinek megfelelően.<ref name="Sah1303">{{cite journal |last=Sah |first=Chih-Tang |author-link=Chih-Tang Sah |title=Evolution of the MOS transistor-from conception to VLSI |journal=[[Proceedings of the IEEE]] |date=October 1988 |volume=76 |issue=10 |pages=1280–1326 |doi=10.1109/5.16328 |url=http://www.dejazzer.com/ece723/resources/Evolution_of_the_MOS_transistor.pdf |issn=0018-9219}}</ref>{{rp|1302}} Kettejük, [[Gordon Moore]] és [[Robert Noyce]], 1968-ban kivált és létrehozta saját cégüket, az [[Intel]]t. Kevéssel később további Fairchild-mérnökök csatlakoztak hozzájuk, például Federico Faggin és [[Les Vadasz]]. Az Intel az első, 256 bites kapacitású PMOS [[statikus RAM]]-ot, az Intel 1101-et 1969-ben mutatta be.<ref name="Sah1303"/>{{rp|1303}} Az 1024 bites [[dinamikus RAM]], az [[Intel 1103]] követte ezt 1970-ben.<ref name=chm70>{{cite web |title=1970: MOS dynamic RAM Competes with Magnetic Core Memory on Price |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/mos-dynamic-ram-competes-with-magnetic-core-memory-on-price/ |publisher=Computer History Museum |access-date=2020-12-17}}</ref> Az 1103 sikeres volt, és gyorsan kezdte a [[ferritgyűrűs memória]] felváltását.<ref name=chm70/> Az Intel első PMOS [[mikroprocesszor]]a, az [[Intel 4004]] 1971-ben jelent meg. Számos társaság követte az Intelt. A legtöbb korai mikroprocesszor PMOS technológiával készült: ilyen volt még az Inteltől a [[Intel 4040|4040]] és [[Intel 8008|8008]], az [[IMP-16]], a [[National Semiconductor]]tól a [[National Semiconductor Pace|PACE]] és az [[National Semiconductor SC/MP|SC/MP]], a [[Texas Instruments]]től a [[Texas Instruments TMS1000|TMS1000]], a [[Rockwell International]]től a [[Rockwell PPS-4|PPS-4]]<ref>{{cite web|url =http://www.antiquetech.com/?page_id=796|title=Rockwell PPS-4|publisher=The Antique Chip Collector's Page|access-date=2020-12-21}}</ref> és a PPS-8<ref>{{cite book |title=Parallel Processing System (PPS) Microcomputer |publisher=Rockwell International |date=Oct 1974 |url=https://archive.org/details/bitsavers_rockwellPP_3454845/ |access-date=2020-12-21}}</ref> processzora. Számos első van ezek közt: az első 4 bite (4004), illetve 8 bites mikroprocesszor (8008), az első egychipes 16 bites mikroprocesszor (PACE) és az első egychipes 4 bites mikrokontroller (TMS1000, ahol a RAM és a [[ROM]] egy chipen van a processzorral).

1972-re az NMOS technológiája annyira fejlődött, hogy kereskedelemben kapható termékekben is használható lett. Mind az Intel (a 2102-vel),<ref name="Intel-Product-Timeline">{{cite web|url=http://download.intel.com/museum/research/arc_collect/timeline/TimelineDateSort7_05.pdf|title=A chronological list of Intel products. The products are sorted by date.|date=July 2005|work=Intel museum|publisher=Intel Corporation|archive-url=https://web.archive.org/web/20070809053720/http://download.intel.com/museum/research/arc_collect/timeline/TimelineDateSort7_05.pdf|archive-date=August 9, 2007|access-date=July 31, 2007}}</ref> mind az [[IBM]]<ref name=chm70/> bevezetett 1 kbites memóriákat. Mivel az [[elektron]]ok az NMOS MOSFET-ekben nagyjából háromszor olyan könnyen mozgékonyak, mint az elektronhiányok a PMOS MOSFET-ek p-csatornájában, az NMOS-logika nagyobb váltósebességet tesz lehetővé, ezért az NMOS-logika elkezdte felváltani a PMOS-t. Az 1970-es évek végére az NMOS processzorok felváltották a PMOS-t.<ref name="Kuhn">{{cite book |last1=Kuhn |first1=Kelin |title=High Mobility Materials for CMOS Applications |date=2018 |publisher=[[Woodhead Publishing]] |isbn=9780081020623 |chapter=CMOS and Beyond CMOS: Scaling Challenges |page=1 |url=https://books.google.com/books?id=sOJgDwAAQBAJ&pg=PA1}}</ref> A PMOS egy ideig használatban maradt alacsony költsége és magas integráltsága miatt egyszerű órákban és számológépekben. A [[CMOS]] energiaigénye sokkal alacsonyabb mind a PMOS-nál, mind az NMOS-nál. Bár a CMOS áramkört már 1963-ban javasolta [[Frank Wanlass]],<ref name=chm63>{{cite web |url=https://www.computerhistory.org/siliconengine/complementary-mos-circuit-configuration-is-invented/ |title=1963: Complementary MOS Circuit Configuration is invented |publisher=Computer History Museum |access-date=2021-01-02}}</ref> és a kereskedelemben kapható [[4000 sorozat]] CMOS integrált áramköreit 1968-tól kezdték gyártani, a CMOS gyártása bonyolult maradt, és se a PMOS vagy NMOS integrációs fokát, se az NMOS sebességét nem tudta elérni. Az 1980-as évekig tartott, hogy a CMOS felváltsa az NMOS-t a fő mikroprocesszor-technológiaként.

==Leírása==
A PMOS áramkörök számos hátránnyal rendelkeznek az NMOS-hoz és a CMOS-hoz képest, amilyenek a számos eltérő áramforrási feszültség igénye, nagy áramveszteség a vezetői állapotban, a nagy felületi igények és az alacsonyabb váltási sebesség.

A PMOS [[p-típusú félvezető|p-csatornás]] (+) [[fém-oxid-félvezető mezőhatás-tranzisztor]]okat (MOSFET) használ a logikai kapukhoz és más digitális áramkörökhöz. A PMOS tranzisztorok n-típusú tranzisztorteste inverziós réteggel rendelkezik. Ez a p-csatorna, mely elektronlyukakat képes vezetni a p-típusú forrás és cél közt.

A p-csatorna negatív feszültség (gyakran -25 V)<ref>{{cite web|url=http://www.righto.com/2020/12/reverse-engineering-early-calculator.html|title=Reverse-engineering an early calculator chip with four-phase logic|author=Ken Shirriff|date=December 2020|access-date=2020-12-31}}</ref> harmadik terminálhoz (kapu) való csatlakoztatásával jön létre. Más MOSFET-ekhez hasonlóan a PMOS tranzisztorok négyféleképp működhetnek: küszöb alatti, trióda, feltöltött (más néven aktív) és gyorsan feltöltött.

Míg a PMOS-logika könnyen tervezhető és készíthető (egy MOSFET működhet ellenállásként, így egy teljes áramkör létrehozható PMOS FET-ekkel), számos hátránya van, például [[egyenáram]] áthaladása aktív PUN mellett, vagyis ha a kimenet 1, ami statikus elektromossággal jár tétlen áramkör esetén is.

Ezenkívül a PMOS áramkörökben az 1–0 átmenet lassú: 0-ról 1-re való átmenetkor a tranzisztorok ellenállása alacsony, és a töltés a kimeneten hamar összegyűlik (hasonlóan egy kondenzátor alacsony ellenállású töltéséhez). Azonban a kimenet és a negatív forrás közti ellenállás sokkal nagyobb, így az 1-ről 0-ra való átmenet hosszabb (hasonlóan a kondenzátor magas ellenállás melletti lemerítéséhez).  through a high resistance). Egy alacsonyabb értékű ellenállás gyorsítja a folyamatot, de növeli a statikus elektromosságvesztést.

Ezenkívül az aszimmetrikus bemeneti logikai szintek a PMOS áramköröket érzékennyé teszi a zajra.<ref>{{cite book|title=Microwave Engineering: Concepts and Fundamentals |date=2014 |access-date=2016-04-10 |pages=629 |isbn=9781466591424 |url=https://books.google.com/books?id=spTNBQAAQBAJ |quote=Also, the asymmetric input logic levels make PMOS circuits susceptible to noise.|last1=Khan |first1=Ahmad Shahid }}</ref>

A legtöbb PMOS integrált áramkörnek 17-24 V-os egyenáramú forrás kell.<ref>{{cite web|title=CMOS, the Ideal Logic Family|url=https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-77.pdf|author=Fairchild|date=January 1983|access-date=2015-07-03|pages=6|quote=Most of the more popular P-MOS parts are specified with 17V to 24V power supplies while the maximum power supply voltage for CMOS is 15V.<!--which parameter for this? "Application Note 77."-->|archive-url=https://web.archive.org/web/20150109070537/https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-77.pdf|archive-date=2015-01-09|url-status=dead}}</ref> Az Intel 4004 PMOS mikroprocesszor azonban poliszilícium kapus PMOS-logikát használ, nem [[fémkapu]]sat, lehetővé téve kisebb feszültségkülönbséget. A [[tranzisztor–tranzisztor logika|TTL]]-jelekkel való kompatibilitáshoz a 4004 pozitív áramforrásának <math>V_{SS}=+5\ \text{V}</math>, a negatívnak <math>V_{DD}=-10\ \text{V}</math> a feszültsége.<ref name=ds4004>{{cite web|title=Intel 4004 datasheet|pages=7|archiveurl=https://web.archive.org/web/20161016065607/https://www.intel.com/Assets/PDF/DataSheet/4004_datasheet.pdf|archivedate=16 October 2016|url=http://www.intel.com/Assets/PDF/DataSheet/4004_datasheet.pdf|date=1987|publication-date=2010-07-06|access-date=2011-07-06}}</ref>

== Kapuk ==

A p-típusú MOSFET-ek „ellenállásnövelő hálózatban” (angol rövidítés: PUN) vannak elrendezve a logikai kapu kimenete és a pozitív áramforrási feszültség közt, és egy ellenállás van a kimenet és a negatív forrás feszültsége közt. Az áramkörben ha a kívánt kimenet 1, a PUN aktív, létrehozva az áramnak egy utat az áramforrás és a kimenet közt.

A PMOS-kapuk elrendezése az NMOS-kapukéhoz hasonló, ellenkező feszültségekkel.<ref name="nasa">{{cite book|title=Microelectronic Device Data Handbook|date=August 1966|publisher=NASA / ARINC Research Corporation|page=2-51|edition=NPC 275-1|url=https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19720065403.pdf}}</ref> Így aktív 1-es logika esetén a [[De Morgan-törvények]] szerint a PMOS NOR-kapu ugyanolyan szerkezetű, mint az NMOS NAND-kapu és fordítva.

{|
|-
| [[File:PMOS-inverter.svg|thumb|upright|x200px|PMOS megfordítás ellenállással.]]
| [[File:PMOS-NAND-gate.svg|thumb|upright|x200px|PMOS [[NAND-kapu]] ellenállással.]]
| [[File:PMOS-NOR-gate.svg|thumb|upright|x200px|PMOS [[NOR-kapu]] ellenállással.]]
|}

== Jegyzetek ==
{{jegyzetek}}
==Fordítás==
{{fordítás|en|PMOS logic|1123182627}}
{{fordítás|en|PMOS|1123182627}}

== További információk ==
* {{cite web |title=What Computers Are Made From |author-first=John J. G. |author-last=Savard |date=2018 |orig-year=2005 |work=quadibloc |url=http://www.quadibloc.com/comp/cp01.htm |access-date=2018-07-16 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20180702235616/http://www.quadibloc.com/comp/cp01.htm |archive-date=2018-07-02}}

[[Kategória:Számítástechnika]]