超大规模集成电路复习资料--.docVIP

1，电流分配：IE＝IB＋IC

IE－扩散运动形成的电流

IB－复合运动形成的电流

IC－漂移运动形成的电流

2，MOS管的工作原理

VgsVtn,晶体管截止

Vgs?Vtn，晶体管开启，设Vgs保持不变。

〔1〕当Vds=0时，S、D之间没有电流Ids=0。

〔2〕当Vds0时，Ids由D流向S，Ids随Vds变化根本呈线性关系。

〔3〕当VdsVgs-Vtn时，由于沟道电阻Rc正比于沟道长度L，而Leff=L-?L变化不大，Rc根本不变，沟道上的电压降〔Vgs-Vtn〕根本保持不变。所以，Ids=(Vgs-Vtn)/Rc不变，即电流Ids根本保持不变，出现饱和现象。

〔4〕当Vds增大到一定极限时，由于电压过高，晶体管被雪崩击穿，电流急剧增加。

3，影响漏极电流Ids大小的因素

1〕源、漏之间的距离；

〔2〕沟道宽度；

〔3〕开启电压VT；

〔4〕栅绝缘氧化层的厚度；

〔5〕栅绝缘层的介电常数；

〔6〕载流子〔电子或空穴〕的迁移率μ

4，

NMOS管：Vtn0增强型Vtn0耗尽型

PMOS管：Vtp0增强型Vtp0耗尽型

按负载元件：电阻负载、增强负载、耗尽负载和互补负载。

按负载元件和驱动元件之间的关系：有比反相器和无比反相器。

5，CMOS反相器由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成。通常P沟道管作为负载管，N沟道管作为输入管。

假设输入vI为低电平(如0V)，那么负载管导通，输入管截止，输出电压接近VDD。

假设输入vI为高电平(如VDD)，那么输入管导通，负载管截止，输出电压接近0V。

6，为了有良好的噪声容限，要求Vth=Vdd/2。

7，直流噪声容限：给定实际输出电压对逻辑电平设定值许可偏离的范围之后，允许实际输入电压对逻辑电平设计值的偏离区间。

8，CMOS反相器有以下优点：

〔1〕传输特性理想，过渡区比拟陡

〔2〕逻辑摆幅大：Voh=Vdd,Vol=0

〔3〕一般Vth位于电源Vdd的中点，即Vth=Vdd/2，因此噪声容限很大。

〔4〕只要在状态转换为b—e段时两管才同时导通，才有电流通过，因此功耗很小。

〔5〕速度快。上升时间tr：恒流充电

下降时间tf：单管放电

〔6〕CMOS反相器是利用p、n管交替通、断来获取输出高、低电压的，CMOS反相器是无比〔Ratio-Less〕电路。

9，阈值电压

概念上讲,VT就是将栅极下面的Si外表从P型Si变为N型Si所必要的电压。

10，衬偏效应对阈值电压的影响：

当MOS反型层厚度到达最大时，外加衬底偏压栅压可以使场感应PN结的耗尽层厚度增大，空间电荷密度增加，即沟道内电荷减少，跨导降低，从而导致器件的阈值电压升高。

11，阈值电压影响因素

栅极导电材料

栅极绝缘材料

栅极绝缘材料厚度

通道掺杂浓度

衬偏效应

12，沟道长度调制效应

MOS晶体管处于饱和区中，有效沟道电阻也就略有减小，从而使更多电子自源极漂移到夹断点，导致在耗尽区漂移电子增多,使Id增大，这种效应称为沟道长度调制效应。

13，这样高的输入阻抗，使MOS电路具有很可贵的特性：

当一个MOS管驱动后面的MOS电路时，由于后面不取电流，所以静态负载能力很强。

由于输入阻抗很高，使栅极漏电流很小。

14，二阶效应出于两种原因：

1)当器件尺寸缩小时，电源电压还得保持为5V，于是，平均电场强度增加了，引起了许多二次效应。

2)当管子尺寸很小时，这些小管子的边缘相互靠在一起，产生了非理想电场，也严重地影响了它们的特性。

15，迁移率是指载流子〔电子和空穴〕在单位电场作用下的平均漂移速度。

16，一个反相器驱动与之相同的另一个反相器时所产生的延迟时间称为“本征延迟时间”。

17，CMOS电路的功耗主要由两局部组成：

1、静态功耗：由反向漏电流造成的功耗。

2、动态功耗：由CMOS开关的瞬态电流和负载电容的充放电造成的功耗。

18，静态功耗

组成局部：1.亚阈漏电流

2.栅极漏电流

3.源漏极反偏漏电流

动态功耗

组成局部：1.逻辑跳变引起的电容功耗；2.通路延迟引起的竞争冒险功耗；3.电路瞬间导通引起的短路功耗

19，闸流效应的控制

减小β值：增加横向PNP管的基极宽度，减小其电流放大倍数βpnp

②采用伪收集极：

③采用保护环

20，

21，NMOS传输高电平

输出电压：有阈值损失

工作在饱和区，但是电流不恒定

低效传输高电平(电平质量差，充电电流小)

22，NMOS传输低电平

输出电压：