CMOSとは？特徴や用途を解説
ITの初心者
『CMOS』の仕組みについて教えてもらえますか？
IT･PC専門家
CMOSは、電荷の運搬に自由電子と正孔を利用する方式を採用しているため、非常に消費電力が少ないのが特徴です。
ITの初心者
それで、小型の電子機器には特に適しているわけですね。
IT･PC専門家
その通りです。さらに、CMOSはデジタルカメラのイメージセンサーとしても広く利用されています。
CMOSとは。
CMOSとは、「相補型金属酸化膜半導体」の略称であり、電荷を運ぶために電子と正孔の両方を利用する技術のことを指します。この技術は低消費電力で知られており、小型電子機器のCPUやメモリに幅広く使用されているほか、デジタルカメラの画像センサーとしても非常に重要な役割を果たしています。
「CMOS」という名称は、英語の「Complementary Metal-Oxide-Semiconductor」の頭文字を取ったものであり、別名「相補MOS」とも呼ばれることがあります。また、CMOSイメージセンサーを指して「CMOSセンサ」という略称が使われることもあります。
CMOSの特徴
CMOSの特徴
CMOS（相補型金属酸化物半導体）は、コンピュータやその他の電子機器の製造の際に利用される一般的な半導体技術です。その主な特徴は以下の点に集約されます。
* 低消費電力：CMOSは他のトランジスタ技術に比べて非常に消費電力が少なく、バッテリ駆動のデバイスに非常に適しています。
* 高集積度：CMOSは小さなチップサイズに対して多くのトランジスタを格納することができ、複雑な回路を構築することが可能です。
* 高速処理：CMOSトランジスタは高速に動作し、高速な処理速度を実現します。
* 高いノイズ耐性：CMOSは外部からのノイズに強く、信頼性の高い動作を行うことができます。
* 柔軟性：CMOSはデジタル回路とアナログ回路の両方で使用でき、多様なアプリケーションに対応可能です。
CMOSの用途
-CMOSの用途-
CMOSは回路設計において非常に重要な役割を果たしています。その高い集積度と低消費電力を実現する特性により、スマートフォン、タブレット、デジタルカメラなど、さまざまな電子機器に幅広く使用されています。さらに、高い耐放射線性も備えているため、医療機器や航空宇宙関連の機器にも適した特性を持っています。加えて、アナログ信号の処理や高周波回路の設計にも活用され、実に多岐にわたる用途を展開しています。
CMOSイメージセンサー
CMOSイメージセンサーは、光を電気信号に変換する半導体デバイスとして機能しています。従来のCCD（電荷結合素子）イメージセンサーと同様に、CMOSイメージセンサーも光受感素子（ピクセル）の配列から成り立っており、各ピクセルが光を電気信号に変換します。
CMOSイメージセンサーがCCDイメージセンサーと異なる最も大きな点は、各ピクセルにアナログ-デジタルコンバータ（ADC）が装備されていることです。この機能により、各ピクセルで信号をデジタル化でき、読み出しノイズが低く、さらに低消費電力で高速な処理が可能です。また、CMOSイメージセンサーは、オンチップ処理機能を多く備えており、画像処理や信号処理などのタスクをチップ上で直接実行できる利点があります。
「CMOSイメージセンサー」という略語
このセクションでは、「CMOS」の略語を含む「CMOSイメージセンサー」について詳しく解説します。イメージセンサーは、一般的にデジタルカメラやスマートフォンなどで光を電気信号に変換する非常に重要なコンポーネントとなっています。CMOSイメージセンサーは、その低消費電力、高速処理、コンパクトな設計が特徴で、現在では多くのデジタルデバイスに広く採用されています。また、携帯電話のカメラから医療用画像に至るまで、さまざまな用途で活躍しています。
CMOSの仕組み
CMOSの仕組みに関しては、CMOSの動作原理をより詳しく解説します。CMOSは、補完型金属酸化物半導体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）の略称であり、P型MOSFET（正孔型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）とN型MOSFET（電子型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）の組み合わせから成り立っています。これら2つのトランジスタは互いに補完的に動作し、入力信号の微小な変化に対しても高い電圧増幅率を実現します。CMOS回路は、電力消費がほとんどなく、優れた電力効率を誇るため、特にデジタル回路に広く使用されています。さらに、CMOSは製造が比較的簡単であり、低コストで大量生産することができるため、非常に経済的な技術とされています。