Det kan være overraskende at vide, at patentet på en 'felteffekt-transistor' forud for oprettelsen af den bipolære transistor med mindst tyve år. Imidlertid var bipolære transistorer hurtigere at fange kommercielt med den første chip lavet af bipolære transistorer, der dukkede op i 1960'erne, hvor MOSFET-produktionsteknologien blev perfektioneret i 1980'erne og snart overhalede deres bipolære fætre.
Efter at punktkontakt transistoren blev opfundet i 1947, begyndte tingene at bevæge sig hurtigt. Først kom opfindelsen af den første bipolære transistor i det følgende år. Derefter i 1958 kom Jack Kilby med det første integrerede kredsløb, der satte mere end en transistor på den samme matrice. Elleve år senere landede Apollo 11 på Månen takket være den revolutionerende Apollo Guidance Computer, som var verdens første integrerede computer. Den blev lavet ved hjælp af primitive dobbelt tre-input NOR gate IC'er, som bestod af kun 3 transistorer pr. Gate.
Dette gav anledning til den populære TTL (Transistor-Transistor Logic) serie af logiske chips, som blev konstrueret ved hjælp af bipolære transistorer. Disse chips løb fra 5V og kunne køre med hastigheder op til 25MHz.
Disse gav snart plads til Schottky-fastspændt transistorlogik, som tilføjede en Schottky-diode over basen og samleren for at forhindre mætning, hvilket i høj grad reducerede lageropladningen og reducerede skiftetider, hvilket igen reducerede udbredelsesforsinkelsen forårsaget af opbevaringsladningen.
En anden serie af bipolar transistorbaseret logik var ECL- serien (Emitter Coupled Logic), der kørte på negative spændinger og i det væsentlige fungerede 'baglæns' sammenlignet med deres standard TTL-modstykker ECL kunne køre op til 500 MHz.
Omkring dette tidspunkt blev CMOS (komplementær metaloxid halvleder) logik indført. Det brugte både N-kanal og P-kanal enheder, deraf navnet komplementært.
TTL VS CMOS: Fordele og ulemper
Den første og mest omtalte er strømforbrug - TTL bruger mere strøm end CMOS.
Dette er sandt i den forstand, at en TTL-indgang bare er basen for en bipolar transistor, som har brug for lidt strøm for at tænde den. Størrelsen af indgangsstrømmen afhænger af kredsløbet indeni og synker op til 1,6 mA. Dette bliver et problem, når mange TTL-indgange er forbundet til en TTL-udgang, som normalt kun er en pullup-modstand eller en ret dårligt drevet højsides transistor.
På den anden side er CMOS-transistorer felteffekt, med andre ord er tilstedeværelsen af et elektrisk felt ved porten nok til at påvirke halvlederkanalen til ledning. I teorien trækkes der ingen strøm undtagen portens lille lækstrøm, som ofte er i rækkefølgen af pico- eller nanoampe. Dette betyder dog ikke, at det samme lave strømforbrug er tilfældet, selv ved højere hastigheder. Indgangen til en CMOS-chip har en vis kapacitans og derfor en begrænset stigetid. For at sikre, at stigtiden er hurtig ved høj frekvens, er der behov for en stor strøm, som kan være i størrelsesordenen flere forstærkere ved MHz- eller GHz-frekvenser. Denne strøm forbruges kun, når indgangen skal ændre tilstand, i modsætning til TTL, hvor forspændingsstrømmen skal være til stede med signalet.
Når det kommer til output, har CMOS og TTL deres egne fordele og ulemper. TTL-udgange er enten totempæl eller pullups. Med totempolen kan udgangen kun svinge inden for 0,5 V fra skinnerne. Imidlertid er outputstrømmene meget højere end deres CMOS-kolleger. I mellemtiden kan CMOS-udgange, som kan sammenlignes med spændingsstyrede modstande, afgive inden for millivolt fra forsyningsskinnerne afhængigt af belastningen. Udgangsstrømmene er dog begrænsede og er ofte knap nok til at køre et par lysdioder.
Takket være deres mindre nuværende krav egner CMOS-logik sig meget godt til miniaturisering, hvor millioner af transistorer kan pakkes ind i et lille område uden at det nuværende krav er upraktisk højt.
En anden vigtig fordel, som TTL har over CMOS, er dens robusthed. Felteffekt-transistorer afhænger af et tyndt siliciumoxidlag mellem porten og kanalen for at give isolering mellem dem. Dette oxidlag er nanometer tykt og har en meget lille nedbrydningsspænding, der sjældent overstiger 20V, selv i FET'er med høj effekt. Dette gør CMOS meget modtagelig for elektrostatisk afladning og overspænding. Hvis indgangene efterlades flydende, akkumulerer de langsomt opladning og forårsager falske outputtilstandsændringer, hvorfor CMOS-indgange normalt trækkes op, ned eller jordforbindes. TTL lider ikke dette problem for det meste, da indgangen er en transistorbase, der fungerer mere som en diode og er mindre følsom over for støj på grund af dens lavere impedans.
TTL ELLER CMOS? Hvilken er bedre?
CMOS-logik har afløst TTL på næsten alle måder. Selvom TTL-chips stadig er tilgængelige, er der ingen reel fordel ved at bruge dem.
TTL-inputniveauer er dog noget standardiserede, og mange logiske input siger stadig 'TTL-kompatibel', så det er ikke ualmindeligt at have en CMOS, der kører et TTL-outputtrin for kompatibilitet. Samlet set er CMOS den klare vinder, når det kommer til værktøj.
TTL-logikfamilien bruger bipolære transistorer til at udføre logiske funktioner, og CMOS bruger felteffekt-transistorer. CMOS bruger generelt meget mindre strøm på trods af at de er mere følsomme end TTL. CMOS og TTL er ikke rigtig udskiftelige, og med tilgængeligheden af CMOS-chips med lav effekt er TTL-brug i moderne design sjælden.