CMOS (ang.Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) – technologia wytwarzaniaukładów scalonych, głównie cyfrowych, składających się ztranzystorów MOSFET o przeciwnym typieprzewodnictwa i połączonych w taki sposób, że w ustalonym stanie logicznym przewodzi tylko jeden z nich. Dzięki temu układ statycznie nie pobiera żadnej mocy (pomijając niewielki prąd wyłączenia tranzystora), a prąd ze źródła zasilania płynie tylko w momencie przełączania – gdy przez bardzo krótką chwilę przewodzą jednocześnie oba tranzystory. Tracona w układach CMOS moc wzrasta nieliniowo wraz z częstotliwością przełączania, co wiąże się z przeładowywaniem wszystkichpojemności, szczególnie tych obciążających wyjścia.
Układy CMOS są relatywnie proste i tanie w produkcji umożliwiając uzyskanie bardzo dużych gęstości upakowania tranzystorów na jednostce powierzchni płytki krzemu. W nowoczesnych układach powierzchnia zajmowana przez jeden tranzystor jest znacznie mniejsza od 1 µm².
Obwody CMOS zostały wynalezione w 1963 r. przezFranka Wanlassa z firmyFairchild Semiconductor. Pierwszy układ scalony wykonany w technologii CMOS powstał w firmieRadio Corporation of America w 1968 r., pod kierunkiemAlberta Medwina. Oryginalnie układy CMOS stanowiły oszczędną alternatywę do energochłonnych układówTTL. Znikomy pobór mocy przez te układy przy małych częstotliwościach przełączania stanowił atut zwłaszcza w układach zegarów przemysłowych oraz wszędzie tam, gdzie czas pracy z baterii był istotniejszy niż szybkość działania. Z czasem poprawiono także parametry dynamiczne i po 25 latach układy CMOS zdominowałyelektronikę cyfrową.
Typowe układy CMOS mogą pracować w zakresie od −55 do +125 °C. Jednak już w sierpniu 2008 roku istniały przesłanki, że obwody CMOS mogą działać nawet do −230 °C, czyli 40 K[1]. Realnie, temperatury w pobliżu 40 K zostały osiągnięte w przypadkuprzetaktowywania procesoraAMD Phenom II, który był chłodzony przy pomocy mieszankiciekłego azotu iciekłego helu[2].
Bardzo małe tranzystory CMOS, o wielkości rzędu 20 × 20 nm, uzyskują ograniczenie jednoelektronowe, gdy działają w temperaturze kriogenicznej w zakresie od −269 °C (4 K) do około −258 °C (15 K). Tranzystor taki wykazuje blokadę Coulomba z powodu postępującego, jeden po drugim, ładowania elektronów. Ilość elektronów zamkniętych w kanale jest napędzana przez napięcie bramki, poczynając od zera elektronów, może być ustawiona na 1 lub więcej[3].
Układy CMOS można podzielić na cztery główne kategorie:
Podstawowym układem CMOS jestBramka NOT (inwerter), składająca się z dwóch komplementarnych tranzystorów MOS, połączonych w sposób pokazany na rysunku obok. Obydwa tranzystory są wykonane z bramką krzemową (zpolikrzemu, który służy także do połączenia obydwu bramek). Granice obszarów p-n stanowią diody pasożytnicze.
