'ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్' కోసం పేటెంట్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క సృష్టిని కనీసం ఇరవై ఏళ్ళకు ముందే ఉందని తెలుసుకోవడం ఆశ్చర్యంగా ఉండవచ్చు. ఏదేమైనా, బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లు వాణిజ్యపరంగా త్వరగా పట్టుకోగలిగాయి, 1960 లలో బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్‌లతో తయారు చేసిన మొదటి చిప్ కనిపించింది, మోస్‌ఫెట్ తయారీ సాంకేతికత 1980 లలో పరిపూర్ణంగా ఉంది మరియు త్వరలో వారి బైపోలార్ దాయాదులను అధిగమించింది.
పాయింట్ కాంటాక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ 1947 లో కనుగొనబడిన తరువాత, విషయాలు త్వరగా కదలడం ప్రారంభించాయి. మొదటి సంవత్సరంలో మొదటి బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆవిష్కరణ వచ్చింది. 1958 లో, జాక్ కిల్బీ మొట్టమొదటి ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌తో ముందుకు వచ్చారు, ఇది ఒకటి కంటే ఎక్కువ ట్రాన్సిస్టర్లను ఒకే డైలో ఉంచారు. పదకొండు సంవత్సరాల తరువాత, ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి ఎంబెడెడ్ కంప్యూటర్ అయిన విప్లవాత్మక అపోలో గైడెన్స్ కంప్యూటర్కు కృతజ్ఞతలు తెలుపుతూ అపోలో 11 చంద్రునిపైకి వచ్చింది. ఇది ఆదిమ ద్వంద్వ మూడు-ఇన్పుట్ NOR గేట్ IC లను ఉపయోగించి తయారు చేయబడింది, ఇది ఒక గేటుకు కేవలం 3 ట్రాన్సిస్టర్లను కలిగి ఉంటుంది.
ఇది ప్రసిద్ధ టిటిఎల్ (ట్రాన్సిస్టర్-ట్రాన్సిస్టర్ లాజిక్) లాజిక్ చిప్‌ల శ్రేణికి దారితీసింది, వీటిని బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లను ఉపయోగించి నిర్మించారు. ఈ చిప్స్ 5 వి నుండి పరుగెత్తాయి మరియు 25MHz వరకు వేగంతో నడుస్తాయి.
ఇవి త్వరలో షాట్కీ క్లాంప్డ్ ట్రాన్సిస్టర్ లాజిక్‌కు దారితీశాయి, ఇది సంతృప్తిని నివారించడానికి బేస్ మరియు కలెక్టర్ అంతటా షాట్కీ డయోడ్‌ను జోడించింది, ఇది నిల్వ ఛార్జీని బాగా తగ్గించింది మరియు మారే సమయాన్ని తగ్గించింది, తద్వారా నిల్వ ఛార్జ్ వల్ల వచ్చే ప్రచారం ఆలస్యం తగ్గింది.
బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్-ఆధారిత తర్కం యొక్క మరొక శ్రేణి ECL (ఎమిటర్ కపుల్డ్ లాజిక్) సిరీస్, ఇది ప్రతికూల వోల్టేజ్‌లపై నడుస్తుంది, ముఖ్యంగా వారి ప్రామాణిక టిటిఎల్ ప్రతిరూపాలతో పోలిస్తే 'వెనుకకు' పనిచేస్తుంది ECL 500MHz వరకు నడుస్తుంది.
ఈ సమయంలో CMOS (కాంప్లిమెంటరీ మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్) తర్కాన్ని ప్రవేశపెట్టారు. ఇది ఎన్-ఛానల్ మరియు పి-ఛానల్ పరికరాలను రెండింటినీ ఉపయోగించింది, అందుకే దీనికి పరిపూరకరమైన పేరు వచ్చింది.
TTL VS CMOS: ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు
మొదటి మరియు ఎక్కువగా మాట్లాడేది విద్యుత్ వినియోగం - టిటిఎల్ CMOS కన్నా ఎక్కువ శక్తిని వినియోగిస్తుంది.
టిటిఎల్ ఇన్పుట్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆధారం అనే అర్థంలో ఇది నిజం, దీన్ని ఆన్ చేయడానికి కొంత కరెంట్ అవసరం. ఇన్పుట్ కరెంట్ యొక్క పరిమాణం లోపల ఉన్న సర్క్యూట్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది, 1.6mA వరకు మునిగిపోతుంది. అనేక టిటిఎల్ ఇన్పుట్లు ఒక టిటిఎల్ అవుట్‌పుట్‌కు అనుసంధానించబడినప్పుడు ఇది సమస్య అవుతుంది, ఇది సాధారణంగా పుల్అప్ రెసిస్టర్ లేదా పేలవంగా నడిచే హై-సైడ్ ట్రాన్సిస్టర్.
మరోవైపు, CMOS ట్రాన్సిస్టర్లు ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్, మరో మాటలో చెప్పాలంటే, గేట్ వద్ద విద్యుత్ క్షేత్రం ఉండటం సెమీకండక్టర్ ఛానెల్‌ను ప్రసరణలోకి ప్రభావితం చేయడానికి సరిపోతుంది. సిద్ధాంతంలో, గేట్ యొక్క చిన్న లీకేజ్ కరెంట్ తప్ప, కరెంట్ డ్రా చేయబడదు, ఇది తరచుగా పికో- లేదా నానోఅంప్స్ క్రమంలో ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, అదే తక్కువ ప్రస్తుత వినియోగం అధిక వేగంతో కూడా నిజమని చెప్పలేము. CMOS చిప్ యొక్క ఇన్పుట్ కొంత కెపాసిటెన్స్ కలిగి ఉంటుంది మరియు అందువల్ల పరిమిత పెరుగుదల సమయం. అధిక పౌన frequency పున్యంలో పెరుగుదల సమయం వేగంగా ఉందని నిర్ధారించుకోవడానికి, పెద్ద కరెంట్ అవసరమవుతుంది, ఇది MHz లేదా GHz పౌన.పున్యాల వద్ద అనేక ఆంప్స్ క్రమంలో ఉంటుంది. టిటిఎల్ మాదిరిగా కాకుండా, ఇన్పుట్ స్థితిని మార్చవలసి వచ్చినప్పుడు మాత్రమే ఈ కరెంట్ వినియోగించబడుతుంది, ఇక్కడ సిగ్నల్‌తో బయాస్ కరెంట్ ఉండాలి.
అవుట్‌పుట్‌ల విషయానికి వస్తే, CMOS మరియు TTL వారి స్వంత ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. TTL అవుట్‌పుట్‌లు టోటెమ్ పోల్ లేదా పుల్‌అప్‌లు. టోటెమ్ పోల్‌తో, అవుట్పుట్ పట్టాల 0.5 వి లోపల మాత్రమే స్వింగ్ చేయగలదు. అయినప్పటికీ, అవుట్పుట్ ప్రవాహాలు వారి CMOS ప్రతిరూపాల కంటే చాలా ఎక్కువ. ఇంతలో, వోల్టేజ్ నియంత్రిత రెసిస్టర్‌లతో పోల్చగల CMOS అవుట్‌పుట్‌లు, లోడ్‌ను బట్టి సరఫరా పట్టాల యొక్క మిల్లివోల్ట్లలో ఉత్పత్తి చేయగలవు. ఏదేమైనా, అవుట్పుట్ ప్రవాహాలు పరిమితం, తరచూ కొన్ని LED లను నడపడానికి సరిపోవు.
వారి చిన్న ప్రస్తుత అవసరాలకు ధన్యవాదాలు, CMOS లాజిక్ సూక్ష్మీకరణకు బాగా ఇస్తుంది, మిలియన్ల ట్రాన్సిస్టర్లు ప్రస్తుత అవసరం లేకుండా అధికంగా లేకుండా ఒక చిన్న ప్రాంతానికి ప్యాక్ చేయగలుగుతారు.
CMOS కంటే టిటిఎల్‌కు ఉన్న మరో ముఖ్యమైన ప్రయోజనం దాని మొరటుతనం. ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్లు వాటి మధ్య ఒంటరిగా ఉండటానికి గేట్ మరియు ఛానల్ మధ్య సన్నని సిలికాన్ ఆక్సైడ్ పొరపై ఆధారపడి ఉంటాయి. ఈ ఆక్సైడ్ పొర నానోమీటర్ల మందంగా ఉంటుంది మరియు చాలా చిన్న బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్‌ను కలిగి ఉంటుంది, అధిక శక్తి FET లలో కూడా అరుదుగా 20V కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది CMOS ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ ఉత్సర్గ మరియు అధిక వోల్టేజ్‌కు చాలా అవకాశం కలిగిస్తుంది. ఇన్పుట్లను తేలుతూ వదిలేస్తే, అవి నెమ్మదిగా ఛార్జ్ను కూడబెట్టుకుంటాయి మరియు నకిలీ అవుట్పుట్ స్థితి మార్పులకు కారణమవుతాయి, అందువల్ల CMOS ఇన్పుట్లను సాధారణంగా పైకి, క్రిందికి లేదా గ్రౌన్దేడ్ చేస్తారు. ఇన్పుట్ ఒక ట్రాన్సిస్టర్ బేస్ అయినందున టిటిఎల్ ఈ సమస్యను చాలావరకు అనుభవించదు, ఇది డయోడ్ లాగా పనిచేస్తుంది మరియు తక్కువ ఇంపెడెన్స్ కారణంగా శబ్దానికి తక్కువ సున్నితంగా ఉంటుంది.
TTL లేదా CMOS? ఏది మంచిది?
CMOS లాజిక్ టిటిఎల్‌ను దాదాపు అన్ని విధాలుగా అధిగమించింది. టిటిఎల్ చిప్స్ ఇప్పటికీ అందుబాటులో ఉన్నప్పటికీ, వాటిని ఉపయోగించడంలో అసలు ప్రయోజనం లేదు.
ఏదేమైనా, టిటిఎల్ ఇన్పుట్ స్థాయిలు కొంతవరకు ప్రామాణికమైనవి మరియు చాలా లాజిక్ ఇన్పుట్లు ఇప్పటికీ 'టిటిఎల్ అనుకూలమైనవి' అని చెప్తున్నాయి, కాబట్టి అనుకూలత కోసం టిటిఎల్ అవుట్పుట్ దశను సిఎంఓఎస్ నడుపుకోవడం అసాధారణం కాదు. మొత్తంమీద CMOS యుటిలిటీ విషయానికి వస్తే స్పష్టమైన విజేత.
TTL లాజిక్ కుటుంబం లాజిక్ ఫంక్షన్లను నిర్వహించడానికి బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లను ఉపయోగిస్తుంది మరియు CMOS ఫీల్డ్ ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్లను ఉపయోగిస్తుంది. CMT సాధారణంగా TTL కన్నా ఎక్కువ సున్నితంగా ఉన్నప్పటికీ చాలా తక్కువ శక్తిని వినియోగిస్తుంది. CMOS మరియు TTL నిజంగా పరస్పరం మార్చుకోలేవు, మరియు తక్కువ శక్తి గల CMOS చిప్‌ల లభ్యతతో, ఆధునిక డిజైన్లలో TTL వాడకం చాలా అరుదు.