Maaaring nakakagulat na malaman na ang patent para sa isang 'field effect transistor' ay nauna pa sa paglikha ng bipolar transistor ng hindi bababa sa dalawampung taon. Gayunpaman, ang bipolar transistors ay mas mabilis na mahuli sa komersyal, na may unang maliit na chip na gawa sa bipolar transistors na lumitaw noong 1960, na ang teknolohiya ng pagmamanupaktura ng MOSFET ay ginawang perpekto noong 1980s at di nagtagal ay naabutan ang kanilang mga pinsan ng bipolar.
Matapos ang point contact transistor ay naimbento noong 1947, ang mga bagay ay nagsimulang mabilis na gumalaw. Una ay naimbento ang unang bipolar transistor sa sumunod na taon. Pagkatapos noong 1958, nakilala ni Jack Kilby ang unang integrated circuit na naglagay ng higit sa isang transistor sa parehong die. Labing isang taon na ang lumipas, ang Apollo 11 ay nakarating sa Buwan, salamat sa rebolusyonaryong Apollo Guidance Computer, na siyang unang naka-embed na computer sa buong mundo. Ginawa ito gamit ang primitive dual three-input NOR gate ICs, na binubuo lamang ng 3 transistors bawat gate.
Nagbunga ito sa tanyag na serye ng mga chips ng TTL (Transistor-Transistor Logic) na serye ng mga logika sa lohika, na itinayo gamit ang bipolar transistors. Ang mga chips na ito ay tumakbo sa 5V at maaaring tumakbo sa bilis ng hanggang sa 25MHz.
Ang mga ito sa lalong madaling panahon ay nagbigay daan sa Schottky clamp transistor lohika, na nagdagdag ng isang Schottky diode sa kabuuan ng base at kolektor upang maiwasan ang saturation, na lubos na nabawasan ang singil sa pag-iimbak at nabawasan ang mga oras ng paglipat, na kung saan ay nabawasan ang pagkaantala ng paglaganap na dulot ng singil ng imbakan.
Ang isa pang serye ng lohika na nakabatay sa transistor ay ang serye ng ECL (Emitter Coupled Logic) na tumakbo sa mga negatibong boltahe, na talagang pinapatakbo ang 'paatras' kumpara sa kanilang karaniwang mga katapat na TTL na ECL ay maaaring tumakbo hanggang sa 500MHz.
Sa oras na ito ay ipinakilala ang lohika ng CMOS (Komplementaryong Metal Oxide Semiconductor). Ginamit nito ang parehong mga aparatong N-channel at P-channel, samakatuwid ang pangalan ay pantulong.
TTL VS CMOS: Mga kalamangan at Disbentahe
Ang una at pinaguusapan tungkol sa pagkonsumo ng kuryente - Ang TTL ay kumokonsumo ng mas maraming lakas kaysa sa CMOS.
Ito ay totoo sa diwa na ang isang input ng TTL ay batayan lamang ng isang bipolar transistor, na nangangailangan ng ilang kasalukuyang upang i-on ito. Ang lakas ng kasalukuyang pag-input ay nakasalalay sa circuitry sa loob, paglubog hanggang sa 1.6mA. Ito ay naging isang problema kapag maraming mga input ng TTL ay konektado sa isang output ng TTL, na kadalasang isang pullup risistor o isang mahinang hinihimok na transistor na may mataas na panig.
Sa kabilang banda, ang mga CMOS transistor ay may epekto sa larangan, sa madaling salita, ang pagkakaroon ng isang electric field sa gate ay sapat na upang maimpluwensyahan ang semiconductor channel sa pagpapadaloy. Sa teorya, walang kasalukuyang iginuhit, maliban sa maliit na kasalukuyang pagtulo ng gate, na madalas ay nasa pagkakasunud-sunod ng pico- o nanoamps. Gayunpaman, hindi ito sinasabi na ang parehong mababang kasalukuyang pagkonsumo ay totoo kahit na para sa mas mataas na bilis. Ang pag-input ng isang CMOS chip ay may ilang capacitance, at samakatuwid ay isang may wakas na oras ng pagtaas. Upang matiyak na ang oras ng pagtaas ay mabilis sa mataas na dalas, kinakailangan ng isang malaking kasalukuyang, na maaaring sa pagkakasunud-sunod ng maraming mga amp sa mga frequency ng MHz o GHz. Ang kasalukuyang ito ay natupok lamang kapag ang input ay kailangang baguhin ang estado, hindi katulad ng TTL kung saan ang kasalukuyang bias ay dapat na may signal.
Pagdating sa mga output, ang CMOS at TTL ay may kani-kanilang mga kalamangan at kawalan. Ang mga output ng TTL ay alinman sa totem poste o pullup. Sa totem poste, ang output ay maaaring i-swing lamang sa loob ng 0.5V ng mga daang-bakal. Gayunpaman, ang mga output alon ay mas mataas kaysa sa kanilang mga katapat sa CMOS. Samantala, ang mga output ng CMOS, na maikumpara sa resistors na kinokontrol ng boltahe, ay maaaring maglabas sa loob ng mga millivolts ng supply riles depende sa pagkarga. Gayunpaman, ang mga output alon ay limitado, madalas na halos hindi sapat upang himukin ang isang pares ng mga LEDs.
Salamat sa kanilang mas maliit na kasalukuyang mga kinakailangan, ang lohika ng CMOS ay nagpapahiram mismo sa miniaturization, na may milyun-milyong mga transistor na ma-pack sa isang maliit na lugar nang hindi kasalukuyang mataas na kinakailangan.
Ang isa pang mahalagang kalamangan na mayroon ang TTL sa CMOS ay ang pagiging masungit nito. Ang mga transistors na may epekto sa patlang ay nakasalalay sa isang manipis na layer ng silicon oxide sa pagitan ng gate at channel upang magbigay ng paghihiwalay sa pagitan nila. Ang layer ng oksido na ito ay makapal ng nanometers at may napakaliit na boltahe ng pagkasira, bihirang lumampas sa 20V kahit na sa mataas na kapangyarihan FETs. Ginagawa nitong napaka-madaling kapitan ng CMOS sa electrostatic discharge at overvoltage. Kung ang mga input ay naiwan na lumulutang, dahan-dahan nilang maipon ang singil at maging sanhi ng mga maling pagbabago sa output ng estado, na ang dahilan kung bakit ang mga input ng CMOS ay karaniwang hinihila, binaba, o pinag-grounded. Ang TTL ay hindi nagdurusa sa problemang ito para sa pinaka-bahagi dahil ang pag-input ay isang base ng transistor, na kumikilos nang mas tulad ng isang diode at hindi gaanong sensitibo sa ingay dahil sa mas mababang impedance.
TTL O CMOS? Alin ang Mas Mabuti?
Ang lohika ng CMOS ay pinalitan ang TTL sa halos lahat ng paraan. Bagaman magagamit pa rin ang mga chips ng TTL, walang tunay na kalamangan sa paggamit sa mga ito.
Gayunpaman, ang mga antas ng pag-input ng TTL ay medyo na-standardize at maraming mga input ng lohika ay sinasabi pa rin na 'tugma ang TTL', kaya't ang pagkakaroon ng isang CMOS na nagmamaneho ng isang yugto ng output ng TTL para sa pagiging tugma ay hindi pangkaraniwan. Sa pangkalahatan ang CMOS ay ang malinaw na nagwagi pagdating sa utility.
Gumagamit ang TTL na pamilya ng lohika ng bipolar transistors upang maisagawa ang mga pagpapaandar sa lohika at ang CMOS ay gumagamit ng mga field effect transistor. Ang CMOS sa pangkalahatan ay kumakain ng mas kaunting lakas, sa kabila ng pagiging mas sensitibo kaysa sa TTL. Ang CMOS at TTL ay hindi talaga mapagpapalit, at sa pagkakaroon ng mababang power CMOS chips, bihira ang paggamit ng TTL sa mga modernong disenyo.