Mogoče bi bilo presenetljivo vedeti, da je patent za „tranzistor s poljskim učinkom“ pred nastankom bipolarnega tranzistorja pred vsaj dvajsetimi leti. Vendar so se bipolarni tranzistorji hitreje komercialno ujeli, prvi čip iz bipolarnih tranzistorjev se je pojavil v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, tehnologija izdelave MOSFET pa je bila izpopolnjena v osemdesetih letih in kmalu prehitela bipolarne bratrance.
Po izumu točkovnega kontaktnega tranzistorja leta 1947 so se stvari začele hitro premikati. Prvič je prišlo do izuma prvega bipolarnega tranzistorja v naslednjem letu. Potem je leta 1958 Jack Kilby pripravil prvo integrirano vezje, ki je dalo več tranzistorjev na isto matrico. Enajst let kasneje je Apollo 11 pristal na Luni, zahvaljujoč revolucionarnemu Apollo Guidance Computer, ki je bil prvi vgrajeni računalnik na svetu. Izdelana je bila s primitivnimi dvojnimi trivhodnimi IC-vrati NOR, ki so bila sestavljena iz samo 3 tranzistorjev na vrata.
To je povzročilo priljubljeno serijo logičnih čipov TTL (Transistor-Transistor Logic), ki so bile izdelane z uporabo bipolarnih tranzistorjev. Ti čipi so porabili 5 V in so lahko delovali s hitrostjo do 25 MHz.
Ti so se kmalu umaknili Schottkyjevi vpeti tranzistorski logiki, ki je dodala Schottkyjevo diodo čez osnovo in zbiralnik, da bi preprečila nasičenost, kar je močno zmanjšalo polnjenje shrambe in zmanjšalo preklopne čase, kar je posledično zmanjšalo zakasnitev širjenja, ki jo povzroča naboj shranjevanja.
Druga serija bipolarne tranzistorske logike je bila serija ECL (Emitter Coupled Logic), ki je delovala na negativnih napetostih in je v bistvu delovala "nazaj" v primerjavi s standardnimi TTL kolegi, ECL pa je lahko deloval do 500 MHz.
Približno v tem času je bila uvedena logika CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Uporabljal je tako N-kanalne kot P-kanalne naprave, od tod tudi ime, ki se dopolnjuje.
TTL VS CMOS: Prednosti in slabosti
Prva in najpogostejša govoritev je poraba energije - TTL porabi več energije kot CMOS.
To velja v smislu, da je vhod TTL samo osnova bipolarnega tranzistorja, ki za vklop potrebuje nekaj toka. Velikost vhodnega toka je odvisna od vezja v notranjosti in pade do 1,6 mA. To postane težava, ko je veliko vhodov TTL povezanih z enim izhodom TTL, ki je običajno le izvlečni upor ali precej slabo gnan tranzistor z visoko stranjo.
Po drugi strani pa so tranzistorji CMOS poljski, z drugimi besedami, prisotnost električnega polja na vratih zadostuje za vpliv polprevodniškega kanala na prevodnost. V teoriji se ne vleče noben tok, razen majhnega toka uhajanja vrat, ki je pogosto v vrstnem redu piko- ali nanoamperov. Vendar to ne pomeni, da enaka nizka poraba toka velja tudi za višje hitrosti. Vhod čipa CMOS ima nekaj kapacitivnosti in s tem končni čas vzpona. Da bi bil čas vzpona hiter pri visokih frekvencah, je potreben velik tok, ki je lahko velikosti več amperov pri frekvencah MHz ali GHz. Ta tok se porabi le, če mora vhod spremeniti stanje, za razliko od TTL, kjer mora biti prisoten tok prednapetosti s signalom.
Kar zadeva izhode, imata CMOS in TTL svoje prednosti in slabosti. Izhodi TTL so bodisi totemski drog bodisi pullups. Pri totemskem drogu se lahko izhod niha le v 0,5V od tirnic. Vendar pa so izhodni tokovi veliko višji kot njihovi kolegi CMOS. Medtem lahko izhodi CMOS, ki jih lahko primerjamo z napetostno krmiljenimi upori, oddajajo znotraj milivoltov napajalnih tirnic, odvisno od obremenitve. Vendar so izhodni tokovi omejeni in so pogosto komaj dovolj za pogon nekaj LED.
Zahvaljujoč njihovim manjšim trenutnim zahtevam se logika CMOS zelo dobro poda miniaturizaciji, saj lahko milijone tranzistorjev zapakiramo na majhno območje, ne da bi bila trenutna zahteva nepraktično visoka.
Druga pomembna prednost, ki jo ima TTL pred CMOS, je njegova robustnost. Tranzistorji s poljskim učinkom so odvisni od tanke plasti silicijevega oksida med vrati in kanalom, da zagotovijo izolacijo med njimi. Ta oksidna plast je debela nanometrov in ima zelo majhno napetost razgradnje, ki redko presega 20 V, tudi pri FET-jih velike moči. Zaradi tega je CMOS zelo dovzeten za elektrostatično praznjenje in prenapetost. Če vhodi ostanejo plavajoči, počasi kopičijo naboj in povzročajo lažne spremembe izhodnega stanja, zato se vhodi CMOS običajno povlečejo navzgor, navzdol ali ozemljijo. TTL te težave večinoma ne trpi, ker je vhod tranzistorska osnova, ki deluje bolj kot dioda in je zaradi svoje nižje impedance manj občutljiva na šum.
TTL ALI CMOS? Kateri je boljši?
Logika CMOS je v skoraj vseh pogledih nadomestila TTL. Čeprav so čipi TTL še vedno na voljo, njihova uporaba ni prave prednosti.
Vendar so vhodne ravni TTL nekoliko standardizirane in številni logični vhodi še vedno pišejo "združljiv s TTL", zato CMOS, ki poganja izhodno stopnjo TTL za združljivost, ni redko. Na splošno je CMOS očiten zmagovalec, ko gre za uporabnost.
Logična družina TTL za izvajanje logičnih funkcij uporablja bipolarne tranzistorje, CMOS pa tranzistorje s poljskim učinkom. CMOS običajno porabi veliko manj energije, čeprav je bolj občutljiv kot TTL. CMOS in TTL v resnici nista zamenljiva, ob razpoložljivosti čipov CMOS z majhno močjo pa je uporaba TTL v sodobnih modelih redka.