微电子期中试题及答案.ppt

期中考试试卷分析,填空题,1、BJT晶体管的输出特性曲线可以分为三个工作区域，分别是(饱和)区、（截止）区和（放大）区，其中前两个区是BJT工作于数字逻辑电路的开关状态。,2、MOS晶体管是（电压）控制元件，同时它也是（单）极型元件，因为其沟道形成后只有（多数载流子）参与工作。,3、半导体制造工艺主要有（图形转换（光刻、刻蚀）、（制膜（氧化、淀积）、（掺杂（扩散、离子注入）等工艺。,4、MOS晶体管输出特性曲线可以分为三个工作区域，分别是（截止）区、（线性（线性电阻区）区和（饱和（恒流区）区，其中（饱和区）区是MOS管工作于模拟放大的状态。,5、CMOS电路的功耗可分为（静态）功耗和（动态）功耗。其中后者又包括（开关）功耗和短路功耗。,开关电流产生的动态功耗（80）,由扩散区和衬底之间的反向偏置漏电流产生的静态功耗,动态情况下P管和N管同时导通时的短路电流产生的动态功耗,6、静态CMOS逻辑电路是由（PUN(上拉网络)）和（PDN（下拉网络）构成，其中（PDN）是NMOS型晶体管，（PUN）是PMOS型晶体管。,PDN由NMOS器件构成，而PUN由PMOS器件构成。理由是NMOS管产生“强0”而PMOS管产生“强1”;,在数字电路中，MOS器件是作为开关使用，MOS管导通相当于接通开关，MOS管截止时相当于断开开关；NMOS导通的作用是将输出拉到低电平，称为下拉开关；PMOS导通的作用是将输出拉到高电平，称为上拉开关；,简答题,1、简述BJT晶体管的工作原理（要求绘原理图说明）。,E区掺杂浓度高，B区很薄，C区区域大。以NPN管为例，工作于放大状态时，E结正偏，以多数载流子扩散运动为主，C结反偏，以少数载流子漂移运动为主。E区高浓度电子扩散到B区，由于扩散到B区电子浓度高，部分电子被B区空穴复合产生复合电流Ib，大部分扩散来B区又未被复合的电子是少数载流子，在C结反偏电压形成的电场作用下，被拉到C区，即漂移到C区形成电流Ic，Ic与Ib呈比例关系，也即Ic/Ib。BJT是双极型晶体管，是电流控制元件。E结零偏或反偏时，没有Ib电流形成，晶体管不导通，工作于截止状态。E结正偏、C结正偏时，Vce0.3V左右，不随Ic变化而变化，晶体管工作于饱和导通状态。,2、简述CMOS非门的工作原理及其VTC电压传输特性曲线。,若输入为“1”(Vin=VDD)：VGSN=VDD，VGSP=0VNMOS导通，PMOS截止输出“0”(Vout=0V),Vin=VTN的垂直线：NMOS截止/导通Vin=VDD+VTP的垂直线：PMOS导通/截止VinVTN=Vout的斜线：NMOS饱和区/线性区VinVTP=Vout的斜线：PMOS线性区/饱和,设TP:|VTP|=2V，TN:VTN=2VI的变化范围为5V到+5V。,5V,+5V,5V到+5V,GSN0,TP截止,3、简述CMOS传输门的电路结构及其工作原理。,+5V,5V,GSP=5V(3V+5V)=2V10V,GSN=5V(5V+3V)=(102)V,b、I=3V5V,GSNVTN,TN导通,a、I=5V3V,TN导通，TP导通,c、I=3V3V,4、简述基于Hspice仿真平台的基本设计仿真步骤,1、编写源代码。按照实验要求，第一步、搭建电路第二步、以可编辑方式打开需要仿真的电路第三步、创建仿真文件，该文件以.sp为后缀进行保存；首先调用网表文件；然后开始加激励；接下来确定仿真类型；添加显示语句；调入模型；最后在网表的结尾加上.end2、打开HSpice软件平台，依次点击File，Open，选中编写好的.sp文件“打开”。3、编译与调试。点击Simulate编译，若结果有错误或警告，则将要调试修改直至文件编译成功。4、仿真运行及验证。在编译成功后，点击Sputil开始仿真运行。5、选择要显示的数据。6、仿真平台各结果信息说明。,5、简述CMOS反相器的最高工作频率的测量方法,由2n+1个非门闭环构成测试电路如图所示，使用环形振荡器测量电路的工作频率及延迟时间。,分析应用题,1、试分析图1的逻辑电路，并描述其功能。,时序电路，可画出其clk、D、QM、Q的时序波形图，由时序波形图可知图位D型边沿触发器，上升沿触发有效，D_N信号输入。电路结构为主从式触发器，master和slave分别由2个传输门和3个非门构成，clk经由2个非门连接master和slave的传输门控制端。,2、试分析图2的逻辑电路，并描述其功能。,电路由2个非门和一个传输门构成，列真值表可得出图2真值表相同则0，相异则1为异或门电路。,3、试分析图3的逻辑电路，并描述其功能。,可知其为时序电路，其为由传输门和电容C构成的动态锁存器电路。clk为0时，传输门导通，X建立为D的值，D=0时，传输门低通，C放电为0；D=1时，传输门高通，C充电为1。clk为1时，传输门截止，X保持为原来的值。,4、试分析图4的逻辑电路，并描述其功能。,可知其为组合逻辑电路，电路由2个传输门和2个非门构成。列出其真值表，可以得出其实际为二选一电子选择开关电路。,5、图5是Hspice下的仿真结果，判断仿真结果的由来