CMOSとは何か

【初心者向け】CMOSとは?簡単に解説します!

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困っている人

電子回路で「CMOS」という用語がよく出てくる。
何のことなんだろう?

こんな疑問を解消します。

CMOSとは、『PチャネルとNチャネルのMOSFETを相補的に組み合せたデジタル回路の一種』です。

コンピュータのCPUを構成する基本回路として利用されており、広く普及しています。

 
そこで今回は、『CMOSとは何か』について解説していきます!
 

本記事の内容・ CMOSとは
・ CMOSの用途
・ CMOSの回路構成
・ CMOSの関連知識

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回路設計エンジニアの年収

CMOSとは

電子回路
CMOSとは、『PチャネルとNチャネルのMOSFETを相補的に組み合せたデジタル回路の一種』であり、様々な機器の電子回路で使用されています。

「Complementary Metal Oxide Semiconductor」の略であり、以下の特徴があります。

CMOSの特徴

・電源は3V ~ 16V

・電源が『Vdd』と定義される

・ノイズに強い

・消費電力が小さい(発熱が小さい)

 
MOSFETで構成されるCMOSに対して、バイポーラ-Trで構成されるTTLもセットでよく出てくるため、TTLの記事もぜひご覧ください。
 
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TTLの意味やレベル
 

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もっぷ

続いて、「CMOSの回路構成」について説明していきます。

 

CMOSの用途

デジカメ
CMOSの代表的な用途としては、下記が挙げられます。

CMOSの用途

・コンピュータの設定などを記憶する”BIOS”のメモリ

・デジカメやスマホなどのイメージセンサー

 
今後もしばらくは『半導体の主役』として、利用されていくと思われます。

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もっぷ

現代人の必需品であるスマホにとって、なくてはならない半導体なのです。

 

CMOSの回路構成

CMOSの回路構成
CMOSの回路は、『P-ch MOSFET:上部、N-ch MOSFET:下部のトーテムポール構成』です。

それぞれのMOSFETは、下記の場合にオンします。

『Vcc – Vin > Vth』の場合、上部のP-ch MOSFETがオン

『Vin – GND > Vth』の場合、下部のN-ch MOSFETがオン

 
つまり、Vin = Hi(1) ⇒ Vout = Lo(0)、Vin = Lo(0) ⇒Vout = Hi(1)となるのです。

このCMOSを複数組み合わせることにより、バッファやインバータなどのデジタル回路が作られています。

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もっぷ

コンピュータのCPUも、このCMOSで0/1をコントロールして動作しているのです。

 

CMOSの関連知識

電子回路
CMOSの基礎を理解できたら、下記2つも覚えておくことをオススメします。

CMOSの関連知識

・CMOSのレベル

・CMOSのファンアウト

 
上記2つは、『CMOSを扱う上で必須の知識』です。

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もっぷ

何を示すかイメージできなかった方は、ぜひ下記をご覧ください。

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CMOSのファンアウト
 

CMOSとは何かまとめ

まとめ
いかがでしたでしょうか。

電子回路を扱う上でCMOSは必須の知識です。

CMOSの意味をしっかりと理解しておきましょう。

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