第二章-MOS晶体管.ppt

第一部分理论课第一章绪论1.1集成电路的发展1.2集成电路的分类1.3集成电路的设计第二章金属氧化物半导体晶体管2.1金属氧化物半导体晶体管结构2.2金属氧化物半导体晶体管工作原理2.3金属氧化物半导体晶体管的电流-电压关系2.4金属氧化物半导体晶体管的主要特性参数2.5金属氧化物半导体晶体管的SPICE模型第三章金属氧化物半导体晶体管3.1简介3.2金属氧化物半导体晶体管3.3金属氧化物半导体晶体管反相器3.3动态反相器3.5延迟3.6功耗， 第4章半导体集成电路的基本处理技术和设计规则4.1简介4.2集成电路的基本处理技术4.3金属氧化物半导体工艺流程4.4设计规则4.5金属氧化物半导体反相器的闩锁效应4.6布局设计第5章金属氧化物半导体晶体管数字集成电路基本逻辑单元设计5.1金属氧化物半导体晶体管逻辑电路5.2静态金属氧化物半导体逻辑电路5.3金属氧化物半导体晶体管改进逻辑电路5.4金属氧化物半导体晶体管传输逻辑电路5.5触发器5.6移位寄存器5.7输入/输出(I/O)单元， 第6章金属氧化物半导体晶体管数字集成电路子系统设计简介6.1加法器6.3乘法器6.4存储器6.5功率放大器第7章金属氧化物半导体晶体管模拟集成电路设计基础简介7.1晶体管模拟集成电路基本元件7.2晶体管模拟集成电路基本单元7.4晶体管模拟集成电路布局设计第8章集成电路的测试和可测试性设计简介8.2模拟集成电路路测8.3数字集成电路测试8.4数字集成电路的可测试性测试第2部分实验第1课数字集成电路中不同负载逆变器的模拟比较(1) (2)静态CMOS逻辑门电路仿真分析；(3)设计了CMOS反相器版图；(4)设计D触发器及其布局；(5)设计模块16的计数器及其布局(可选)。2.模拟集成电路设计一个金属氧化物半导体放大器(可选)。教学时间表，参考1王志红，景卫平，孙玲。集成电路设计技术和工具。南京：东南大学出版社，2007年7月(国家规划教材)。(美国)雅各布贝克，哈里w李，大卫。博伊斯。设计、布局和模拟。北京：机械工业出版社，2006。3由陈忠建翻译。CMOS电路设计、布局和模拟。北京：机械工业出版社，2006。4(美国)韦恩沃尔夫。现代设计系统。北京：科学出版社。2002.5朱政勇。半导体集成电路。北京：清华大学出版社，2001。6王志红，沈永超。集成电路设计基础电子工业出版社，2004年5月(21世纪高校电子信息教材)。第二章金属氧化物半导体晶体管。首先，金属氧化物半导体场效应晶体管的结构是场效应晶体管(英语中称为金属氧化物硅场效应晶体管)。它是一种压控电流器件，既可用于模拟电路，也可用于数字电路。在模拟电路中，MOS晶体管具有较高的输入阻抗，可以提高其作为电压放大器的性能。在数字电路中，MOS晶体管被广泛用作基本存储器件或逻辑器件。可以说，金属氧化物半导体晶体管是金属氧化物半导体晶体管集成电路的主要器件。2.1晶体管的结构和工作原理，首先，MOSFET结构MOSFET是金属-氧化物-硅场效应晶体管的英文缩写，平面器件结构，根据导电沟道的不同可分为NMOS器件和PMOS器件。金属氧化物半导体器件是基于表面感应原理，使用垂直栅电压可变增益控制水平身份证。它是一个多部分(多数载波)设备。跨导用于描述其放大能力。2.1晶体管结构，根据导电沟道的不同，金属氧化物半导体晶体管可分为P沟道金属氧化物半导体晶体管(简称为PMOS管)和N沟道金属氧化物半导体晶体管(简称为NMOS管)，并根据导电沟道是否在无外加电压的情况下形成可分为耗尽型金属氧化物半导体管和增强型金属氧化物半导体管。图2.1.1示出了增强型NMOS管，其由在中等掺杂的p型衬底上具有相对高掺杂浓度的两个n型区域制成，分别用作漏极区域和源极区域。在漏极区和源极区之间的区域上制作绝缘层(通常为二氧化硅物质),并且在绝缘层上沉积多晶硅层作为栅极区。我们称源区和漏区的两个掺杂区之间的距离为沟道长度L，而垂直于沟道长度的有效源漏区尺寸为图2 . 1 . 1 MOS晶体管、2.1.2NMOS管横截面图、2.1.3实际NMOS管衬底引线和(a)增强型(b)耗尽型图2 . 1 . 4电路中的mos管符号。耗尽型金属氧化物半导体管与增强型金属氧化物半导体管的不同之处在于，当可变增益系数为0时，导电沟道已经存在，导电沟道是在加工过程中通过离子注入形成的。图2 . 1 . 5金属氧化物半导体晶体管，2.2金属氧化物半导体晶体管的工作原理，图2.2.1没有形成导电沟道，当在金属氧化物半导体管的栅极上没有施加电压时，金属氧化物半导体管的漏极区和源极区被两个二极管分开，如图2.2.1所示，在源极区和漏极区之间没有形成导电沟道，呈现高阻态。此时，如果在漏极和源极之间施加电压vDS，则没有电流从漏极区域流到源极区域。图2.2.2栅源电压vGS控制导电沟道的宽度，(a)、(b)、(c)，图2 . 2 . 3 NMOS晶体管工作状态示意图，2.3MOS晶体管的电流-电压关系，1，不饱和区(线性电阻区)，