Mungkin mengejutkan apabila mengetahui bahawa paten untuk 'transistor kesan medan' mendahului penciptaan transistor bipolar sekurang-kurangnya dua puluh tahun. Walau bagaimanapun, transistor bipolar lebih cepat ditangkap secara komersial, dengan cip pertama yang terbuat dari transistor bipolar muncul pada tahun 1960-an, dengan teknologi pembuatan MOSFET disempurnakan pada tahun 1980-an dan segera mengatasi sepupu bipolar mereka.
Setelah transistor kontak titik dicipta pada tahun 1947, keadaan mula bergerak dengan cepat. Pertama penemuan transistor bipolar pertama pada tahun berikutnya. Kemudian pada tahun 1958, Jack Kilby muncul dengan litar bersepadu pertama yang meletakkan lebih daripada satu transistor pada die yang sama. Sebelas tahun kemudian, Apollo 11 mendarat di Bulan, berkat Apollo Guidance Computer yang revolusioner, yang merupakan komputer tertanam pertama di dunia. Ia dibuat menggunakan IC gerbang NOR tiga input tiga primitif, yang terdiri daripada hanya 3 transistor per gerbang.
Ini menimbulkan siri logik cip TTL (Transistor-Transistor Logic) yang popular, yang dibina menggunakan transistor bipolar. Cip ini berlari 5V dan dapat berjalan pada kelajuan hingga 25MHz.
Ini segera memberi jalan masuk kepada logik transistor Schottky, yang menambahkan dioda Schottky di pangkalan dan pengumpul untuk mengelakkan tepu, yang sangat mengurangkan caj penyimpanan dan mengurangkan masa beralih, yang seterusnya menurunkan kelambatan penyebaran yang disebabkan oleh caj penyimpanan.
Satu lagi siri logik berasaskan transistor bipolar adalah siri ECL (Emitter Coupled Logic) yang berjalan pada voltan negatif, pada dasarnya beroperasi 'ke belakang' berbanding dengan rakan sejawat TTL ECL mereka yang boleh berjalan hingga 500MHz.
Pada masa ini, logik CMOS (Komplementari Logam Oksida Semikonduktor) diperkenalkan. Itu menggunakan kedua-saluran N-saluran dan P-saluran, sehingga nama pelengkap.
TTL VS CMOS: Kelebihan dan Kekurangan
Yang pertama dan paling banyak dibincangkan ialah penggunaan kuasa - TTL menggunakan lebih banyak kuasa daripada CMOS.
Ini benar dalam arti bahawa input TTL hanyalah asas transistor bipolar, yang memerlukan sedikit arus untuk menghidupkannya. Besarnya arus input bergantung pada litar di dalamnya, tenggelam hingga 1.6mA. Ini menjadi masalah apabila banyak input TTL disambungkan ke satu output TTL, yang biasanya hanya resistor penarik atau transistor sisi tinggi yang agak lemah.
Sebaliknya, transistor CMOS adalah kesan medan, dengan kata lain, kehadiran medan elektrik di pintu gerbang sudah cukup untuk mempengaruhi saluran semikonduktor menjadi konduksi. Secara teori, tidak ada arus yang dilukis, kecuali arus kebocoran kecil dari gerbang, yang sering dalam urutan pico- atau nanoamps. Walau bagaimanapun, ini tidak bermaksud bahawa penggunaan arus rendah yang sama berlaku walaupun untuk kelajuan yang lebih tinggi. Input cip CMOS mempunyai kapasitansi, dan oleh itu masa kenaikan yang terhad. Untuk memastikan waktu kenaikan cepat pada frekuensi tinggi, diperlukan arus yang besar, yang dapat berada dalam urutan beberapa amp pada frekuensi MHz atau GHz. Arus ini digunakan hanya apabila input harus berubah keadaan, tidak seperti TTL di mana arus bias harus hadir dengan isyarat.
Ketika datang ke output, CMOS dan TTL mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Keluaran TTL adalah tiang totem atau pullup Dengan tiang totem, output dapat berayun hanya dalam jarak 0.5V dari rel. Walau bagaimanapun, arus output jauh lebih tinggi daripada rakan CMOS mereka. Sementara itu, output CMOS, yang dapat dibandingkan dengan perintang yang dikawal voltan, dapat menghasilkan dalam milivol rel bekalan bergantung pada beban. Walau bagaimanapun, arus keluaran terhad, sering kali hampir tidak cukup untuk menggerakkan beberapa LED.
Berkat keperluan semasa mereka yang lebih kecil, logik CMOS sangat sesuai untuk miniaturisasi, dengan berjuta-juta transistor dapat dimasukkan ke kawasan kecil tanpa keperluan semasa yang tinggi.
Kelebihan penting lain yang dimiliki TTL berbanding CMOS adalah kekasarannya. Transistor kesan medan bergantung pada lapisan silikon oksida nipis antara pintu dan saluran untuk memberikan pengasingan di antara keduanya. Lapisan oksida ini setebal nanometer dan mempunyai voltan pemecahan yang sangat kecil, jarang melebihi 20V walaupun pada FET berkuasa tinggi. Ini menjadikan CMOS sangat terdedah kepada pelepasan elektrostatik dan voltan berlebihan. Sekiranya input dibiarkan terapung, mereka perlahan-lahan mengumpulkan cas dan menyebabkan perubahan keadaan output palsu, itulah sebabnya input CMOS biasanya ditarik ke atas, turun, atau dibumikan. TTL tidak mengalami masalah ini kerana inputnya adalah asas transistor, yang bertindak lebih seperti dioda dan kurang sensitif terhadap bunyi kerana impedansinya yang lebih rendah.
TTL ATAU CMOS? Mana Yang Lebih Baik?
Logik CMOS telah menggantikan TTL dalam hampir semua cara. Walaupun cip TTL masih tersedia, tidak ada kelebihan sebenar menggunakannya.
Walau bagaimanapun, tahap input TTL agak standard dan banyak input logik masih mengatakan 'TTL kompatibel', jadi dengan mempunyai CMOS yang mendorong tahap output TTL untuk keserasian tidak jarang berlaku. Keseluruhan CMOS adalah pemenang yang jelas dalam hal utiliti.
Keluarga logik TTL menggunakan transistor bipolar untuk melaksanakan fungsi logik dan CMOS menggunakan transistor kesan medan. CMOS secara amnya menggunakan kuasa yang jauh lebih sedikit, walaupun lebih sensitif daripada TTL. CMOS dan TTL tidak boleh ditukar ganti, dan dengan adanya cip CMOS berkuasa rendah, penggunaan TTL dalam reka bentuk moden jarang berlaku.