[工學(xué)]第九章mos集成電路(已修改)
2025-01-31 07:28 本頁(yè)面
【正文】 1 第 9章 MOS集成電路 2 內(nèi)容提要 ? MOS IC的主要特點(diǎn) ? MOS 倒相器 ? 飽和負(fù)載 E／ EMOS倒相器 ? E/D MOS倒相器 ? CMOS IC ? MOS工藝 ? 版圖舉例 3 91 MOS IC的主要特點(diǎn) 一、 MOSFET的主要特點(diǎn) MOSFET是電壓控制元件－－功耗小 MOSFET之間自然隔離－－工藝更簡(jiǎn)單，面積可以做得更小 可以多層布線－－便于元件的緊湊排列和版圖的布局設(shè)計(jì) 單元面積?。M成基本邏輯門(mén)電路和觸發(fā)器等所用的 MOS管較少，因此，完成一定邏輯功能的電路所占的芯片面積小，特別適和大規(guī)模集成。 4 二、 NMOS的特點(diǎn) μnμp，速度快 VTn較低， VDD小，易于與雙極型電路匹配 工藝復(fù)雜，問(wèn)世較 PMOS晚 隨著工藝水平的不斷提高， NMOS電路得到了廣泛應(yīng)用。我們也只討論NMOS，所以除 CMOS外，不再標(biāo)出符號(hào)中的襯底電極 5 三、分析方法的特點(diǎn) 多子器件：瞬態(tài)分析時(shí)主要考慮電容的充放電，無(wú)少子存貯效應(yīng) 壓控器件：主要是電容負(fù)載問(wèn)題 6 92 MOS 倒相器 倒相器是 MOSIC中最基本的單元電路，輸入管 總 是 EMOS。因?yàn)?EMOS在 0輸入下保持截止，不需要額外的電壓偏置電路。前級(jí)輸出電平的范圍與后級(jí)要求的輸入電平范圍是一致的，故前后級(jí)可以直接連接，使電路簡(jiǎn)化 。 7 一、一般形式： ● ● Vi VDD Vo 負(fù)載元件 驅(qū)動(dòng)元件 （輸入管） (a) （ b） （ c） Vi Vo 8 二、分類(lèi)： ①根據(jù)負(fù)載分類(lèi) 電阻負(fù)載倒相器（ E/R） 增強(qiáng)負(fù)載倒相器（ E/E） 耗盡負(fù)載倒相器（ E/D） 互補(bǔ)負(fù)載倒相器（ CMOS） 9 ② 按負(fù)載與輸入管之間的關(guān)系分類(lèi) 有比反相器 無(wú)比反相器 ● ● VOH VDD VoL REL RON 輸入高電平時(shí)， TI導(dǎo)通，其導(dǎo)通電阻為 RON， REL為負(fù)載的等效電阻 那么： 為了保證 VOL足夠低， RON和 REL必須保持一定的比例，這就是 有比反相器 DDELONONOL VRR RV ??● ● ● ● ● Vo Vi VoL VOH 理想情況下 VOL≈0 不需要兩個(gè)管子保持一定比例，這就是 無(wú)比反相器 10 93 飽和負(fù)載 E／ EMOS倒相器 一、工作原理 ● Vo Vi ● VDD G S S G D TI TL D VGSL＝ VDSL → VDSLVGSLVT TL永遠(yuǎn)飽和 忽略襯底偏置效應(yīng)，認(rèn)為 TL的源與襯底同電位， (實(shí)際上 VB=0， VS=VO) 那么 VTI＝ VTL＝ VT 在 TL的輸出特性上連接 VGSL＝ VDSL各點(diǎn)，得 TL的伏安特性曲線 50 40 30 20 10 0 2 4 6 8 10
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