微电子学概论章精品文稿.ppt
微电子学概论章第1页，本讲稿共26页第三章第三章 VLSI VLSI基础基础3.1 IC(Integrated Circuit)概述3.2 双极型集成电路基础3.3 MOS集成电路基础第2页，本讲稿共26页第三章第三章 VLSI VLSI基础基础3.1 IC(Integrated Circuit)概述集成度，特征尺寸，芯片(Chip)，圆片(wafer)功耗，延迟时间，可靠性定义:在半导体或其他基板上制作含有多个器件的电路系统。结构，成品率第3页，本讲稿共26页IC历史1947 晶体管发明 1952 IC设想1958 IC诞生1962 DTL,TTL,MOS1968 MOS存储器 1971 微处理器1978 64kRAM 10万Tr VLSI 1985 1M DRAM 225万Tr VLSI 目前 0.18微米，CMOS技术，1G(109 Tr)第4页，本讲稿共26页3.2 双极集成基础3.2.1双极型集成电路中的晶体管Aln-Si ipEBCn+p p+p+n+n+隐埋层隐埋层隔离区第5页，本讲稿共26页平面图ECBBp型衬底隐埋层(n+)外延，生长n层隔离(P+)硼扩散（基区）磷扩散（e,c)引线孔Al引线第6页，本讲稿共26页双极型晶体管特性VceIce饱和线性截止第7页，本讲稿共26页双极型晶体管特性共发射极电流增益 集电极-发射极反向饱和电流 Iceo 基极-发射极反向饱和电流 Ibeo 集电极-基极反饱和电流 Icbo集电极-发射极击穿电压 BVceo 特征频率 fT 最大耗散功率 Pmax第8页，本讲稿共26页RTL电路ABVoutVH=1V,VL=0.2V 速度慢，逻辑摆幅小，抗干扰差Vcc第9页，本讲稿共26页TTL电路多发射极输入VoutVH=1.4V,VL=0.2V,T1的抽取作用使截止速度提高 在T3并联达林顿，提高输出能力，成为5管结构 T1 T2 T3 T4Vcc=5V第10页，本讲稿共26页典型双极型门电路的特性比较门电路结构延时(ns)功耗(mW)逻辑摆幅(V)评价TTL普通10103一般STTL肖特基钳位抗饱和3203高速LSTTL肖特基、低功耗9.523低功耗ECL2250.8高速第11页，本讲稿共26页金属栅，n沟道p-SiSGDn+n+3.3 MOS集成基础3.3.1 MOS集成电路中的晶体管第12页，本讲稿共26页MOSMOS晶体管晶体管SGDp-Sip型衬底源漏扩散栅氧化引线孔Al引线第13页，本讲稿共26页MOS晶体管特性VdsIds饱和线性截止第14页，本讲稿共26页MOS晶体管特性跨导 gm 阈值电压 VT 源漏击穿电压 BVds 特征频率 fT 最大耗散功率 Pmax第15页，本讲稿共26页基本MOS电路倒相器VoutVccVinVoutVccVin第16页，本讲稿共26页2.5.2 MIS|2.5.2 MISCMOS:互补MOS发射|Shoot基区渡越|The 基 area 渡 is more3.3.3 CMOS集成电路NMOS与PMOSPMOSNMOSVS=VS=Vds=5Vds=VGVGVT=-VVT=+1VVTV导通条件第17页，本讲稿共26页2.5.2 MIS|2.5.2 MIS发射|Shoot基区渡越|The 基 area 渡 is more3.3.3 CMOS集成电路CMOS开关（传输门）PMOSNMOSVS=Vcc=+5VinVGONON工作条件Vin 高OFFOFFVin 低第18页，本讲稿共26页2.5.2 MIS|2.5.2 MIS3.3.3 CMOS集成电路CMOS反向器PMOSNMOSVinVo+PMOSNMOS工作条件Vin高 OFF ON 低VoVin低 ON OFF 高Vin=2.5V ON ON 不确定第19页，本讲稿共26页2.5.2 MIS|2.5.2 MIS3.3.3 CMOS集成电路CMOS与非门PMOSNMOSA+B第20页，本讲稿共26页2.5.2 MIS|2.5.2 MIS3.3.3 CMOS集成电路CMOS或非门PMOSNMOSA+VccB第21页，本讲稿共26页2.5.2 MIS|2.5.2 MIS3.3.3 CMOS集成电路CMOS IC特点：特点：大噪声容限大噪声容限:输出高电平输出高电平=正电源正电源 输出低电平输出低电平=负电源负电源极低的静态功耗极低的静态功耗第22页，本讲稿共26页CMOS集成电路构成p阱n_衬底衬底p+n+p+SSD G G n型衬底p阱扩散p-MOS 源漏n-MOS源漏引线孔引线n-MOS p-MOS 输出 地Vcc第23页，本讲稿共26页基区渡越|The 基 area 渡 is more倒相器版图图例：铝栅倒相器版图图例：铝栅P+N+第24页，本讲稿共26页小结（1）双极型门电路：）双极型门电路：TTL,ECL,STTL（2）双极型晶体管纵向结构，平面结构）双极型晶体管纵向结构，平面结构（3）CMOS倒向器，传输门，与非门，或非门的倒向器，传输门，与非门，或非门的构造。构造。（4）CMOS集成电路的优点。集成电路的优点。第25页，本讲稿共26页习题（1）什么叫集成电路）什么叫集成电路（2）什么叫双极型集成电路？）什么叫双极型集成电路？（3）举出几种双极型数字电路，模拟电路的例子。）举出几种双极型数字电路，模拟电路的例子。（4）双极型集成电路与）双极型集成电路与MOS型集成电路比较，有型集成电路比较，有什么特点？（速度、功耗、制作工艺、驱动能力）什么特点？（速度、功耗、制作工艺、驱动能力）第26页，本讲稿共26页
