CMOS模拟集成电路分析与设计.ppt

1、b，1，CMOS模拟集成电路的分析和设计，发表教师：吴建辉tel:838395677e-mail:whhh，b，2，教材和参考书，教材：吴建辉编：CMOS模拟集成电路的分析和设计(第二版)，电子工业出版社。 参考书： Raz avi : designofanalogcmosintegratedcircuitsallene : cmosanalogcircuitdesignr.Jacob baker : CMOS混合-信号在先进的流程中，模拟集成电路的课题是什么？ 课程主题和学习目标，b，4，模拟电路和模拟集成电路，离散部件音频放大电路集成音频放大电路，b，5，半导体材料(基板)有源元件特性，b

2、，6，现代主要集成电路工艺，采用了CMOS工艺的原因：低功耗， 大容量数字集成电路驱动容易与高密度数字集成电路集成(BiCMOS过高)，b、7，在先进的工艺中模拟集成电路的挑战，CMOS工艺的发展以特征尺寸的缩小为特征。 低功耗、高性能的数字电路需求促进CMOS工艺发展的主要动力先进流程在模拟电路中具有明显的优势和劣势：主要优势：低功耗、高频的主要劣势：低振幅、低固有利，工艺偏差对电路的影响、相互干扰等对策：数字辅助等，b，b 课程主题MOS设备的物理单级放大器、电流镜差动对放大器的频率特性运算放大器和跨导放大器的反馈、稳定性及补偿电子噪声等，b， 9、深入理解与学习目标模拟设计相关的MOS器

3、件的特性，掌握模拟电路设计中有限制和折中的概念学会框架的复杂器件模型/行为和基本运算之间的桥梁的系统， 非盲目设计方式通过一系列运算设计工程加强了以上知识：许多工业电路/应用的高性能反馈放大器的设计和优化，b，10第一，基本MOS器件的物理，b，11，本章的主要内容，本章在CMOS模拟集成电路设计的基础上， 主要内容是有源器件无源器件的比例缩小理论短沟道效应和窄沟道效应MOS器件模型，b、12、1，有源器件主要内容： 1.1几何结构和工作原理1.2极间电容1.3电特性和主要二次效应1.4低频和高频小信号等效模型1.5有源电阻，b、13， 1.1MOS管的几何结构和工作原理(1)、b、14、MO

4、S管是四个端口元件的栅极(g ) :栅极氧下的衬底区域是有效的工作区域(即MOS管的沟道)。 源(s )和漏(d ) :制作时几何对称。 源极和漏极区域通常由电荷的输入和输出定义：源极被定义为输出电荷(如果是NMOS元件则为电子)端口，漏极是收集电荷的端口。 如果该元件的三端子的电压变化，源极区域和漏极区域就有可能改变作用而相互交换定义。 基板(b ) :在模拟IC中，也考虑基板(b )的影响，基板电位一般由1欧姆的p区域(NMOS的基板)和n区域(PMOS基板)连接。1.1 MOS管的几何结构和工作原理(2)、b、15、MOS管的主要几何尺寸沟道长度L: CMOS工艺的自对准特征，其沟道长度

5、被定义为漏极和源极之间的栅极的尺寸，通常其最小尺寸是制造工艺中给出的特征尺寸的漏极由于在源极结的制造时产生边缘扩散，因此源极和漏极之间的实际距离(称为有效长度l )比长度l稍小，l=l-2d。 其中，l是漏极间的全长，d是边缘扩散的长度。 沟道宽度w :垂直于沟道长度方向的栅极的大小。 栅极氧的厚度tox :栅极和基板之间的氧化硅的厚度。 1.1 MOS管的几何结构和工作原理(3)、b、16、MOS管分为扩张型和耗尽型：扩张型是指栅极源极电压VGS为0时没有导电沟道，必须通过栅极源极电压的作用形成感应沟道。 耗尽型是指即使在栅极源极电压VGS为0时也存在导电沟道。 这两种MOS管的基本工作原理一致，都利用栅极源极电压的大小使半导体表面的感应电荷的量变化，控制漏极电流的大小。以1.1 MOS管的几何结构和工作原理(4)、b、17、扩展NMOS管为例，截止区域： VGS=0源极区域，基板和漏极区域形成背对背的PN结，其中PN结总是反向偏置，漏极间的电阻大。 形成