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南邮拉扎维模拟cmos前两章课件
第一章 模拟电路设计绪论
1.1 研究模拟电路的重要性
1.2 研究集成电路的重要性
1.3 研究CMOS模拟集成电路的重要性
1.4 模拟电路设计困难的原因
1.5 电路设计的一般概念
自然信号的处理
数字通信
磁盘数据的读取
无线接收器
光接收器
传感器
微处理器和存储器
研究模拟电路的重要性
模拟电路的不可替代性
模拟电路设计困难的原因
模拟设计涉及到在速度、功耗、增益、精度、电源电压等多种因素间进行折中,而数字电路只需要在速度、功耗之间折中。
模拟电路对噪声、串扰和其他干扰比数字电路要敏感的多。
器件的二级效应对模拟电路的影响比数字电路要严重的多。
高性能模拟电路的设计很少能自动完成,而许多数字电路都是自动综合和布局的。
模拟电路的许多效应的建模和仿真仍然存在问题,模拟设计需要设计者利用经验和直觉来分析仿真结果。
电路设计的一般概念
集成电路的分析与设计往往要求在不同抽象级别上进行考虑
相应的各个级别工作组成员之间的相互配合是绝对必要的
第二章 MOS器件物理基础
2.1 基本概念
2.2 MOS的I/V特性
2.3 二级效应
2.4 MOS器件模型
基本概念
?
?
?
MOSFET的结构
n型MOS器件的简化结构
多晶硅
重要参数
:沟道总长度
:横向扩散长度
:沟道有效长度, ,以后直接用L表示。
和氧化层厚度 对MOS电路性能起着非常重要的作用。
关于衬底
MOS管所有pn结必须反偏:
*N-SUB接VDD!
*P-SUB接VSS!
这里通过欧姆区来实现
*阱中MOSFET衬底常接源极S
MOS符号
MOS的I/V特性
阈值电压
因此,在器件制造过程中通常通过向沟道区注入杂质来调整阈值电压,其实质是改变氧化层附近的掺杂浓度
I/V特性的推导
对应的边界条件为 ,两边积分得
所以,在深三极管区工作的MOSFET,可以看做一个阻值由过驱动电压控制的电阻
靠近漏端的反型层消失,形成夹断,器件此时进入饱和区工作。如下图,
即夹断点
二级效应
体效应
沟道长度调制效应
亚阈值导电性
电压限制
体效应
描述:
在衬底电压减小到低于源极电压的情况下,阈值电压会变大。
当衬底电压等于源极电压时,有
沟道长度调制效应
描述:
当栅漏之间的电压差增大时,实际的反型沟道长度逐渐减小。
亚阈值导电性
电压限制
如果MOSFETs的端电压差超过某一特定值,则会发生各种击穿效应。在高的栅-源电压下,栅氧将发生不可恢复的击穿,从而毁坏晶体管。在短沟道器件中,一个相当大的源-漏电压会使漏极周围的耗尽层变宽,结果耗尽层会到达源区周围,从而产生一个很大的漏电流。
MOS器件模型
MOS器件版图
MOS器件电容
MOS小信号模型
MOS器件版图
MOS器件电容
器件关闭时
在深三极管区
在饱和区
MOS小信号模型
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