Bandgap

合集下载

空穴材料的电子Bands结构

空穴材料的电子Bands结构为了深入了解空穴材料的电子Bands结构，我们首先需要了解什么是空穴材料以及电子Bands结构的概念。

空穴材料是指带有能量在带隙（bandgap）中存在激发的过程，与电子相对应的空间的概念。

电子Bands结构是指固体材料中电子能量的分布图，可以用波矢（K）和能谱（E）来表示。

对于空穴材料，电子Bands结构呈现出一些特殊的特征，我们将在下文中详细介绍。

1. 空穴材料的特点空穴材料是指在带隙中存在激发的过程的固体材料。

与传统的导电材料相比，空穴材料具有以下特点：1.1 带隙（bandgap）：空穴材料的带隙是指介于价带（valence band）和导带（conduction band）之间的能量间隔。

带隙决定了材料的导电性质，带隙较大的材料通常为绝缘体或半导体。

1.2 电子-空穴对的形成：在空穴材料中，由于某些原因（如晶格缺陷或外加能量激发），电子可以从价带跃迁到导带，留下一个空穴（假设缺失一个电子）。

1.3 电子与空穴的复合：电子和空穴之间会相互吸引，并通过复合过程重新填充带隙中的空穴，导致电子和空穴的数目趋于平衡，使材料处于动态平衡状态。

2. 空穴材料的电子Bands结构空穴材料的电子Bands结构可以通过计算或实验手段获得。

以下是空穴材料的电子Bands结构的一些特点：2.1 带隙结构：空穴材料的电子Bands结构呈现出较大的带隙。

由于带隙的存在，材料的导电性质会有所限制。

2.2 空穴带：空穴材料中在带隙附近会出现空穴带（valence band），其中填满了一定数量的空穴。

空穴带描述了空穴材料中价带的能量分布。

2.3 导带：带隙上方是导带（conduction band），其中填满了一定数量的自由电子。

导带是电子在材料中的高能态区域。

2.4 确定带：在空穴材料的电子Bands结构中，由于空穴与电子之间的相互作用，会形成特殊的能带结构，称为确定带（topological bands），也被称为价带最大的能带。

间接带隙和直接带隙的区别

间接带隙和直接带隙的区别回答什么是indirect bandgap和什么是direct bandgap之前，我们首先得知道bandgap是什么。

我们知道一个原子是由原子核与核外电子们组成的中性粒子。

而电子们是以一定概率形式分布在类似轨道的核外电子云上的。

但是Pauli Ecluion Principle告诉我们，相同量子态的电子不能同时出现。

因为电子是fermion，它的波函数描述是aymmetric的，做一个aymmetric operation后就会发现，电子波函数消失，也就是说不存在两个相同量子态的电子。

如果只考虑到pin这个自由度分为pin-up和pin-down用以区分不同的量子态，那么一个核外电子能级只能容纳两个电子。

根据原子核的电荷情况，核外电子遵循Paul Ecluion Principle排布在不同的核外电子能级（Energy Level)上。

这是对于一个原子的情况，但是真实情况是即使是只能在显微镜下看到的一小块材料都有数以千亿计的原子。

当我们不断加入新的原子也就是说，又更多的电子被引入，从而形成更多的电子能级。

当电子能级的数量足够大，电子能级之间的间隙就会变得足够小，这个时候我们就可以认为电子能级是足够稠密的，连续的了。

我们把这些足够稠密的电子能级们叫做电子能带(Energy Band)。

而固体物理告诉我们，lattice是由许多相同原子通过patialtranlation获得的。

换句话说，这些原子排布具有patial periodicity, 而分布在lattice里的电子能感受到来自临近原子核patial periodic potential的影响。

此时，我们不考虑electron-electron coupling或者electron-phonon coupling，就把这个时候的电子当成quai-free electron。

这个时候，我们把这个patial periodic potential带进薛定谔方程的potential项，然后求解。

BandGap设计心得

Bandgap也算模拟电路里的重要角色了，差不多可以说有模拟电路的地方就有Bandgap。

从原理上说，目前用的bandgap都离不开两个东西，一个是deltaVbe，一个是Vbe。

前者产生的是一个kt/q形式电压，后者产生的是一个随温度准线性的电压。

而bandgap的输出就则由这两个电压线性组合决定。

至于为什么有温度系数，从最大的因素上说，就来自于Vbe，VBe只是随温度准线性，而另一个电压则是线性度很好的。

原理上知道了，在实际中怎么设计？Vbe好说，就是给二极管（或者说三极管）一个电流。

deltaVbe则离不开一定形式的反馈。

从大的角度讲，一种是用opa设计的，一种是用镜像电流镜设计的，从反馈的角度看，这两种电路是完全不同的。

用opa设计的是一个负反馈，更严格的说，是有两个反馈支路，一正一负，而一定要负反馈强于正反馈，保证整个系统是负反馈。

另一种上面一个电流镜，下面一个电流镜，只是下面电流镜加了diode做degeneration。

这个从系统的角度讲是正反馈，正反馈如果用在电路里，就一定要保证环路增益小于1才能稳定.由于稳定性的要求，所以这两种电路都不能随便把左右互换。

至于仿真稳定性，对于用opa设计的负反馈电路，我的观点很明确，必须把正负反馈两个支路合起来仿真稳定性，否则仿真结果没有任何意义（如果有人争辩说，不是已经理论分析得出了正反馈弱于负反馈吗？那我就要反问仿真的意义是什么？）。

对于正反馈，我不是很清楚稳定的判据，所以一般都是看看增益是否会超过1.在实际的应用中，我很少碰到有很强调温度系数的设计，这似乎和学校里的要求刚好相反。

这也许是因为我设计的电路中ADC和DAC很多都不是测量用的。

偶尔碰到那么几个，其指标也在10bit左右，看了看别人产品的datasheet，也只要求30-60ppm。

与其强调温度系数，反倒不如强调随工艺变化造成的静态输出变化。

所以对于如何在工程上实现一个很好温度系数的bandgap我很感兴趣。

bandgap设计及仿真介绍

Q1
7.功能的进一步优化
R2
R3
I1 I2
VR1
在这个图中，将上图中的R2和R3两个普通电阻分别换成了由两个MOS 管串连，其中一管栅极接地的结构。此结构称为cascode结构。
R1
Q2
Q1
8.下面来看开始提出来的实际的电路结构
• 1.为上面一排P管提供栅极偏置电压的电压是二极管的偏置电压，所以是稳定电压。 • 2.此处相当于原型的R2=R3（比较一下R2所代表之cascode结构和R3所代表之cascode结构其各端点电压和几何结构参数完全相同，所以静态和动态阻抗也完全相同）。由前面VR3上压降表达式可知，VR3上压降与电源电压无关。所以运放输出端对地电压=二极管上压降+ VR3上压降，也是一个稳定电压。
R1
Q 2
Q1
KT项其实是两只稳压管的be结电压
R3
R2
之差，这个电压我们是通过负反馈运放虚短用R1电阻取得的。我们又通过负反馈的作用使得I1/I2固定于
I1
I2
VR1
R1
R2/R3，从而使得K值独立于温度和
Q 2
VREF
电源电压。最后，通过R1与R3的电压线性比例关系得到在R3上的温度补偿电压。
1
V
Q
R E F
2
Q
1
V REF = V BE 2 + V R 3
（VR3即是我们要构造的KT项）
VR 3
R2 = I 2 R3 = I 1 R2 = VR1 ∗ R1
VR1 = VEB 2 − VEB1
kT J 2 kT J 1 k I 2 AE1 = ln J − q ln J = q ln I A ∗ T q S2 1 E2 S1

基于bandgap版图设计毕业论文

摘要近年来随着IC设计要求的不断开展，集成电路幅员设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节，它不仅关系到集成电路的功能是否正确，而且也会极大程度地影响集成电路的性能、本钱。

而集成电路中的bandgap可以在温度和电压不稳定的环境中保持稳定的参考电压，被广泛运用于比拟器、A/D转换器等模拟电路及数模混合信号集成电路中，其性能直接影响整个系统的精度和性能。

因此，bandgap幅员设计的研究非常有意义。

本文基于Cadence 幅员设计软件平台，采用XFAB0.6µm CMOS 工艺设计。

设计的幅员元件包括PMOS、NMOS、PNP三极管、电阻、电容。

其中对差分放大器、电流镜、电阻等重要元件采用了匹配和对称的设计方法，考虑电气特性的幅员设计技术；为防止闩锁效应，本设计还运用了保护环保护整个电路，提高了bandgap 电路的可靠性。

本设计对最终设计出的幅员使用calibre验证工具进展LVS和DRC验证，并顺利通过验证。

关键字：幅员；带隙基准电压源；Cadence；匹配；验证ABSTRACTIn recent years, along with IC design request of continuously development, IC layout are essential to achieve the design of integrated circuit manufacturing sectors, it is not only related to the IC's functions are correct, but also great extent affect IC performance and cost.But bandgap reference voltage of integrated circuit can keep stability in the unsteady environment of the temperature and the electric voltage of reference electric voltage, used extensively in comparison machine, A/D conversion machine etc. analog electric circuit and some mixture signal integrated circuit. Its function is directly influence the whole accuracy and function of system. Therefore, the research which take the layout design of the bandgap reference voltage is very meaningful.This text ,according to the design software of the Cadence about layout design, adopts XFAB0.6µm CMOS of design rule.The component of layout design include PMOS, NMOS, PNP, electric resistance, electric capacity. To the OP、current and resistance which are importance components adopt layout design technique of consideration electricity characteristic; To reduce latch-up, this design still uses guard ring to protect the whole electric circuit, improving the credibility of bandgap reference voltage.In the end, this design carried LVS and DRC of verification to the landscape used calibre verification tool that finally designs and passed a verification smoothly.Key Words: Layout; Bandgap reference voltage; Cadence; matching; Symmetry目录第1章引言11.1选题背景及意义11.2国内微电子开展状况1第2章Bandgap简介32.1 什么是Bandgap32.2 Bandgap的原理32.3 Bandgap的应用6第3章 Virtuoso工具及幅员绘制7 3.1 Cadence 软件介绍73.2 Virtuoso工具的使用8建立幅员库8层选择窗的设置11幅员编辑窗的设置13的常用快捷键15第4章Bandgap的幅员设计18 4.1幅员设计中的相关主题18器件的匹配规那么18匹配管子的幅员设计22电阻幅员设计25倒比管幅员设计26双极型晶体管幅员设计27电容幅员设计284.2全局规划〔floor plan〕294.2.1模块摆放294.3整体布线30第5章Bandgap电路幅员验证32 5.1幅员验证的概述325.2幅员的DRC验证335.3 幅员的LVS验证37完毕语42参考文献43致谢44附录46外文资料原文50第1章引言1.1选题背景及意义随着IC工艺的开展,在模拟电路和数模混合电路中,片内集成的基准源电路已被普遍采用,它是集成电路中的一个重要模块。

bandgap的理解(内部带隙电压基准)

bandgap的理解(内部带隙电压基准) 下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!bandgap的理解(内部带隙电压基准)什么是bandgap？在半导体物理学中，bandgap（能隙）是指固体材料中价带和导带之间的能量差。

Bandgap带隙Circuit精品文档

BroadGalaxy Confidential
6
电压基准结构选择
这说明 V在R1、R2上的分
配与R1、R2的动态电阻成正比。如果我们能让R1的动态电阻很小，R2的动态电阻
很大，则 V大部分落在R2
上，一小部分落在R1上，
对电源电压的灵敏度会大大
降低，稳压性能就会得到很
大提高。
R2 R1
r= V I
BroadGalaxy Confidential
5
电压基准结构选择
对一个一般的分压网络进行分析，R1、R2为阻性元件。
假定电源电压变化了V ,因为R1和R2串联，V 会以一
定比例分配在这两个电阻上，并且两者的电流改变量一致。
R2 R1
V REF
V V R 1 V R 2 V I R 1 I V I R 2 I r R 1 r R 2 I
BroadGalaxy Confidential
2
电压基准和电流基准的作用
模拟电路的设计中须广泛的应用到电压基准和电流基准，它们是直流量，为核心电路提供偏置，建立直流工作点；
一般来说，从芯片外部引入的供电电压都存在着一定的波动，而模拟电路对偏置电压的稳定性要求较高，因此一般会使用一个参考电压源，它将电源电压转化为一个具有良好电压稳定性和温度稳定性的电压，以提供良好的偏置。
19
bandgap电路设计
BroadGalaxy Confidential
20
bandgap电路仿真
直流温度扫描
分析目的：直流温度扫描分析是为了分析参考电压源的温度特性，即在扫描温度范围内输出的参考电压值随温度的变化情况。

bandgap

BandgapBandgap电路原理如下：V BE1=V T ln(I/(n*Is))V BE2=V T ln(I/Is)V R1=V BE1-V BE2=V T ln(n)I=V R1/R1=V T ln(n)/R1Vref=(R2/R1)V T ln(n)+V BE3选用一个一级运放，运放测试电路图如图所示。

bias电流设置为227nA，输入端输入电压分别为700mV、699mV，即V in=1mV。

仿真波形见下图。

V out=4.08V，即该运放的开环增益为4080倍。

？Bandgap电路原理图如下图所示对r2设置不同值仿真，当r2为460k时vref最稳定。

1、电容在图示位置放置一个100p的电容。

当电容断路时，当电源接通，电路即刻开始工作。

当电容接入时，电路在70s后开始正常工作。

为消除电容影响，设计了如图所示的启动电路，启动电路的构成为一个反相器接一个N管。

当电路未开始正常工作，Vref电压低，N管导通拉低D点电压，各管导通电路可以开始正常工作。

Vref电压升高，启动电路关断。

下图中图一是未加启动电路时的仿真波形，图二是加启动电路后的仿真波形，图三是未接电容时的仿真波形。

可见电容影响基本被消除。

2.电路功率测如图六处电流P=IU=(0.134+0.134+1.85+1.85+1.6+1.8)uA*5V=36.84uW4.管子宽长设置如图，下方蓝色曲线是宽1.1um、长550nm的管子，当电源从4变化到6时的电流曲线。

上方曲线是当宽分别取值2、3、4、11um时的电流曲线。

综合管子大小和电流平稳程度考虑，选择3/1.5um。

(电压值需提升到12V？疑问，暂未使用)。

带隙基准电压源(Bandgap)设计范例

NO.1 Bandgap 模块一. 原理图
图 1.1
Bandgap 模块线路图
二. 等效架构图
(a)
(b)
(c) 图 1.2 Bandgap 模块等效原理图
三. 电路功能描述
正常工作时，Bandgap 模块为系统提供稳定、高精度的 1.28v 的基准电压，并为其它电路模块提供稳定的偏置电流。
四. 输出、输入信号线功能描述
I = I S (e qVB E / kT − 1)
（1.1）当 VBE >> kT / q 时， I ≈ I S e q.VBE / k .T
VBE = VT . ln( I ) IS
（1.2）其中 VT = kT 为热电压，k 是 Boltzmann 常数，q 是电荷量。 q
图 1.2(b) 是参考电压产生的实际等效架构电路， R19 、R20 、R21 、Q11 和 Q12、Q19 构成带隙电压产生器的主题部分，由 Qx10 、Qx8 、 Q19、 Qx7 、 Q10 以及 Q18 组成了放大器及补偿电路，保证了参考电压输出的稳定。由运算放大器的性质，得：
Q12 和 Q19 的电流相等；R19、R20、R21 和二极管连接的 Q11 组成分压网络，将 Q12、Q19 产生的 ? VBE 放大（R19＋R20＋R21）/R21 倍后与 VBE11 相加，产生基准电压 VREF ；放大管 QX7 、Q18 和负载管 Q10 组成符合放大电路，将 IC19 和 IC12 的差值放大，反馈到分压网路中的 R21，从而调整 Q12、Q19 的工作点，保证 IC19 等于 IC12 ；电容 C2 和 R23 用来进行频率补偿。电流偏置 IBias2 产生电路（图 2(c)）：由 P39、Q3、R8 组成。Q3 的基极连接 VREF ，其射极电位即 R8 的一端电位 VEQ3＝VREF －VBEQ3，与电源电压无关，从而流过电阻 R8 的电流与电源无关，即 IBias2 与电源无关。 1．使能原理： ENB 高电平时，使能关断有效。当 ENB 为高电平时，使能管 N15、N18、 N17 工作，则 N19 的漏极电压、P8 的漏极电压、VREF 被拉到低电平，电路关断。 BIAS_EN 低电平时，使能关断有效。当 BIAS2_EN 低电平时，使能管 P13 工作，P7、P1 的栅极即 Bias 为高电平，电流偏置为 0，同时，基准电压 VREF 为零电平。 BIAS2_EN 低电平时，使能关断有效。当 BIAS_EN 低电平时，使能管 P34 工作，Bias2 为高电平，电流偏置 IBias2 为 0。 2．启动原理 P14、R15、N19、N16 组成启动电路。启动过程：ENB 为低电平，当未启动时，P7、P8 两支路的电流为 0，此时 P8 的漏极电压为 0 电位，N19 不通，N19 的漏极为高电位，此时 N16 管导通，形成从电源到地的通路 R12、P7、N16，使 P7 有电流流过，从而打破 0 电流的状态；之后 P8 漏极电位上升， N19 导通， N16 截止，启动过程结束。

Bandgap(带隙) Circuit

∆V = ∆VR1 + ∆V R 2
R2
R1
VREF
∆V R1 ∆VR 2 = ∗ ∆I + ∗ ∆I = (rR1 + rR 2 ) ∗ ∆I ∆I ∆I
BroadGalaxy Confidential 7
电压基准结构选择
如果选择R1、R2均为线性电阻，则它们的动态电阻与静态电阻相等。电源电压变化量 ∆V 将仍以原来的静态电阻的分压比分配给R1、R2，最后R1、R2 的分压比与电源电压变化前相比没有改变。所以 ∆ V 与电源电压将等比例变化，S=1，稳压效果不理想。
BroadGalaxy Confidential 40
补充
Stability Analysis with Bode Plots
BroadGalaxy Confidential
41
END
Q&A
BroadGalaxy Confidential
42
课后练习要求：课后练习要求：
Bandgap2_2v调试，电路如下：
38
bandgap电路设计进阶
BroadGalaxy Confidential
39
补充
闭环电路的稳定性判据
AV (s ) = A(s ) A(s ) = 1 + A(s )β (s ) 1 + T (s )
− As βA(s = jω ) → -1, the gain goes to infinity and the amplifier can oscillate − In other words, oscillation can occur when βA(jω1 ) = 1 ∠βA(jω1 ) = -1800

Bandgap学习

图一图二图三都没有启动电路，都应该有。

因为Op的电流源都没有被提供出来。

一般情况下，电流源是由Bandgap 提供的，但是bandgap的启动又会依靠Op是否能够正常工作，所以在电路最开始的时候，如果没有电流源是不行的。

第三个电路左下角的电路是用来保证电路启动后，帮助OP的直流工作点达到需要的要求用的。

因为这个Op的CMRR不是Rail-to-Rail的，这个电路帮助电路在启动后瞬时间内让Op正常工作完全同意wind2000sp3的观点，前面两个电路在公司里面根本通不过审核，无论你辩解的多精巧。

第三个电路的启动电路也许会耗费一点电流，在地功耗设计中是要改进的。

最简单的办法就是把两个diode-connected的PMOS和NMOS都分别反接，上面的PMOS的沟道长度很小，宽度很宽，下面的NMOS的沟道场都很长，宽度很小，那么通过这个支路的漏电电流就足可以把整个电路带动起来了，而且耗费在启动上面的电流最多只有100pA。

这个设计在大批量生产（上亿颗的出货量）的芯片中已经得到验证了，不过当初我做的时候老板还是不满意我冒这样的风险，不过还好，没有出现不启动的情况。

谈到启动问题的时候,首先应该区分好两种启动情况:1.是需要跟随电源的爬升启动的2.是电源已经ready,当使用Enable信号控制这个block的启动问题对于上面的问题，Enable信号从哪里来？数字部分还没起来啊？从应用板上的电钮中来？所以第二种启动的状况不是bandgap关注的情况。

谢谢大家的热情帮助和解答！！！图一和图三的 VB 是同一个吗？启动电路已添加hehe 其实每一个都需要启动成分在里面................... 图一其实也包含了启动成分在里面,至于启动电路的做法则是从偏置电压VB 处着手,你要设定好VB所能对应启动电流的大小,从而可以省略掉看似没有启动电路的做法.... 所以说你Bias电路启动电路一定需要添加,另外既是当 REF 电路没有启动时,你的VB所能灌入BJT电流的大小是需要注意的. 另外图一的做法会引入一定的system offset...,所以Loop Gain需要... 图二是需要添加启动的,不加的话则很容易出问题... 图三就不说了谢谢，终于搞明白了，原来图1一开始运放的偏置电路建立得很快，于是便通过输出级的pmos向二级管流过电流，或者说把输出点的电压拉高，从而启动bandgap。

Bandgap(带隙)_Circuit

BroadGalaxy Confidential
43
课后练习要求

指标要求： VREF直流范围：0.7V~0.9V; IREF直流范围：10uA~50uA VREF温度系数：<16ppm,-40DEG~120DEG; VREF 1mV VREF电源电压扫描： ,VDD=1.6V~2V IREF温度扫描: I REF 1A I REF 1A IREF电源电压扫描：闭环STB仿真：phase margin>60degree gain margin>10dB
闭环电路的稳定性判据
AV s As As 1 As s 1 T s
As A(s j ) -1,thegain goes to infinityand the amplifiercan oscillate In other word s, oscillatio n can occur when A(j1 ) 1 A(j1 ) -1800
R2
R1
VREF
V VR1 VR 2
VR1 VR 2 I I rR1 rR 2 I I I
BroadGalaxy Confidential 6
电压基准结构选择

这说明 V 在R1、R2上的分配与R1、R2的动态电阻成正比。如果我们能让R1的动态电阻很小，R2的动态电阻很大，则 V 大部分落在R2 上，一小部分落在R1上，对电源电压的灵敏度会大大降低，稳压性能就会得到很大提高。
s ( VREF V DD V REF V DD )
(
)

动态电阻：对于一个二端元件，当其端电压变化时，端电压微小增量与端电流微小增量的比值。动态电阻等于 I—V曲线上参考点处曲线斜率的倒数。

测试禁带宽度的方法

测试禁带宽度的方法禁带宽度（bandgap）指的是材料在能带结构中禁止电子或能带之间能量区域的宽度。

禁带宽度是材料电子性质的重要参数之一，对于材料的导电性、光学性质等都有重要影响。

一般来说，禁带宽度较大的材料通常是绝缘体或宽禁带半导体，而禁带宽度较小的材料则可能是窄禁带半导体或导体。

禁带宽度决定了材料介电常数的大小，能带类型的分布等关键性质。

有许多方法可以测试禁带宽度，下面将介绍几种常见的方法。

1.光学吸收谱方法：这是一种常见的测试禁带宽度的方法。

通过测量材料在不同波长下的吸收光谱，可以得到材料的能带结构，包括禁带宽度。

在禁带宽度位置，材料对光的吸收会显著减弱或者完全被禁止。

通过测量吸收谱的强度变化，可以确定禁带宽度的大小。

2.光致发光谱方法：这是一种通过激发材料发出的光来测试禁带宽度的方法。

通过激发材料，使其处于激发态，然后测量材料发出的光的能量分布，可以得到禁带宽度的信息。

由于禁带宽度的大小与材料能带结构的相关性，强度和能量的变化可以用于确定禁带宽度。

3.电导率测试方法：这是一种通过测量材料的电导率来推断禁带宽度的方法。

通过在材料中加入掺杂剂或者改变温度等条件，可以使材料的载流子浓度发生变化。

根据材料导电性与载流子浓度之间的关系，可以得到禁带宽度的估计值。

4.X射线光电子能谱（XPS）方法：这是一种通过测量材料中电子的能量分布来测试禁带宽度的方法。

通过将X射线照射到材料上，测量材料中逸出的光电子的能量分布，可以得到材料的能带结构信息。

禁带宽度对应的能量位置可以通过这种方法得到。

5.导电特性测试方法：这是一种通过测量材料的导电性来推断禁带宽度的方法。

通过在材料中施加电场或者测量电流-电压特性曲线等，可以得到材料的载流子迁移率。

由于禁带宽度对载流子迁移率的影响，通过测量载流子迁移率变化可以推断禁带宽度的大小。

总之，禁带宽度的测试是一个重要的研究工作，在材料科学、光电器件等领域具有广泛应用。

上述的几种方法都是常用的测试禁带宽度的方法，根据具体需要可以选择合适的方法进行研究。

基于bandgap版图设计（已处理）

基于bandgap版图设计摘要近年来随着IC设计要求的不断发展,集成电路版图设计是实现集成电路制造所必不可少的设计环节,它不仅关系到集成电路的功能是否正确,而且也会极大程度地影响集成电路的性能、成本。

而集成电路中的bandgap可以在温度和电压不稳定的环境中保持稳定的参考电压,被广泛运用于比较器、A/D转换器等模拟电路及数模混合信号集成电路中,其性能直接影响整个系统的精度和性能。

因此,bandgap版图设计的研究非常有意义。

本文基于Cadence 版图设计软件平台,采用XFAB0.6μm CMOS 工艺设计。

设计的版图元件包括PMOS、NMOS、PNP三极管、电阻、电容。

其中对差分放大器、电流镜、电阻等重要元件采用了匹配和对称的设计方法,考虑电气特性的版图设计技术;为防止闩锁效应,本设计还运用了保护环保护整个电路,提高了bandgap 电路的可靠性。

本设计对最终设计出的版图使用calibre验证工具进行LVS和DRC验证,并顺利通过验证。

关键字:版图;带隙基准电压源;Cadence;匹配;验证ABSTRACTIn recent years, along with IC design request of continuously development, IC layout are essential to achieve the design of integrated circuit manufacturing sectors, it is not only related to the IC'sfunctions are correct, but also great extent affect IC performance and cost.But bandgap reference voltage of integrated circuit can keep stability in the unsteady environment of the temperature and the electric voltage of reference electric voltage, used extensively in comparison machine, A/D conversion machine etc. analog electric circuit and some mixture signal integrated circuit. Its function is directly influence the whole accuracy and function of system. Therefore, the research which take the layout design of the bandgap reference voltage is very meaningful.This text ,according to the design software of the Cadence about layout design, adopts XFAB0.6μm CMOS of design rule.The component of layout design include PMOS, NMOS, PNP, electric resistance, electric capacity. To the OP、current and resistance which are importance components adopt layout design technique of consideration electricity characteristic; To reduce latch-up, this design still uses guard ring to protect the whole electric circuit, improving the credibility of bandgap reference voltage.In the end, this design carried LVS and DRC of verification to the landscape used calibre verification tool that finally designs and passed a verification smoothly.Key Words: Layout; Bandgap reference voltage; Cadence; matching; Symmetry目录第1章引言 11.1选题背景及意义 11.2国内微电子发展状况1第2章 Bandgap简介 32.1 什么是Bandgap 32.2 Bandgap的原理 42.3 Bandgap的应用 6第3章 Virtuoso工具及版图绘制8 3.1 Cadence 软件介绍83.2 Virtuoso工具的使用103.2.1建立版图库103.2.2层选择窗的设置133.2.3版图编辑窗的设置143.2.4Virtuoso的常用快捷键16 第4章 Bandgap的版图设计174.1版图设计中的相关主题174.1.1器件的匹配规则174.1.2匹配管子的版图设计 224.1.3电阻版图设计254.1.4倒比管版图设计264.1.5双极型晶体管版图设计27 4.1.6电容版图设计284.2全局规划(floor plan) 314.2.1模块摆放314.3整体布线33第5章 Bandgap电路版图验证 345.1版图验证的概述 345.2版图的DRC验证 355.3 版图的LVS验证39结束语44参考文献45致谢46附录48外文资料原文51第1章引言1.1选题背景及意义随着IC工艺的发展,在模拟电路和数模混合电路中,片内集成的基准源电路已被普遍采用,它是集成电路中的一个重要模块。

波长与禁带宽度的关系

波长与禁带宽度的关系波长与禁带宽度的关系是电磁波在材料中传播时的重要性质之一。

禁带宽度（Bandgap）指的是材料中能量禁止传播的范围，而波长则是电磁波传播的空间周期。

本文将从理论和实际应用两个方面，探讨波长与禁带宽度之间的关系。

一、理论基础在光学领域中，波长与频率之间存在着简单的数学关系，即波长等于光速除以频率。

而频率又与能量密切相关，频率越高，能量越大。

因此，波长与能量也存在着一定的关系。

禁带宽度是材料能带结构的一个重要参数。

在固体物理中，常将材料中的电子能级分为价带和导带两部分。

当电子在固体中传播时，只有在一定能量范围内才能传播，这个能量范围就是禁带宽度。

禁带宽度的大小与材料的能带结构密切相关，一般情况下，禁带宽度越大，材料的导电性越差。

1. 光的波长与禁带宽度光的波长与禁带宽度的关系在光学中有着重要的应用。

根据光的波长和频率的关系，我们可以得知，波长越短，频率越高。

而材料对不同波长的光的吸收和传播情况是不同的，这与材料的禁带宽度有关。

当光的波长小于材料的禁带宽度时，材料对该波长的光具有较强的吸收能力。

这是因为波长小于禁带宽度的光的能量高于材料的禁带宽度，可以激发材料中的电子跃迁至导带中，从而吸收光的能量。

所以，在波长小于禁带宽度的范围内，材料对光的吸收较强。

当光的波长大于材料的禁带宽度时，材料对该波长的光的吸收能力较弱。

这是因为波长大于禁带宽度的光的能量低于材料的禁带宽度，无法激发材料中的电子跃迁至导带中，因此无法被材料吸收。

所以，在波长大于禁带宽度的范围内，材料对光的吸收较弱。

2. 声波的波长与禁带宽度类似于光波，声波的波长与禁带宽度也存在着一定的关系。

声波是一种机械波，其传播需要介质的支持。

材料的禁带宽度与声波的传播速度有关，而声波的传播速度与材料的密度和弹性模量有关。

当声波的波长小于材料的禁带宽度时，材料对该波长的声波传播能力较强。

这是因为波长小于禁带宽度的声波的能量高于材料的禁带宽度，可以在材料中传播。

设计带隙时考虑的几个问题(适合初学者)

熟悉模拟电路的人可能都知道，这里所说的bandgap，指的就是带隙基准电路。

关于这个话题，我想了很久，究竟把它放在什么样的位置合适？因为在模拟IC的过程中，Bandgap总是在这里或那里出现，充当不同的功能模块。

我觉得它是基础的基础，但也因为是基础，感觉更难去把这个话题说清楚。

好在有很多参考书中都有对这一章节的详细阐述，我也不再多说关于工作原理这些方面东西了。

模型就在那里，推导的思路也很清楚。

如果有需要可以去书里参考以下。

假设我们都很清楚地了解了bandgap的工作原理，也已经通过一些仿真工具模拟出了想要的性能指标，那我想可不可以再回过头来问自己这样几个问题：1．关于bandgap电路模型的推导过程，其中忽略了那些非理想因素？2．电路对MOS管，对RES（电阻），对NPN（PNP）管的特性提出怎样的要求？3．Bandgap电路中出现的放大器，哪些性能指标是较为重要的，影响bandgap输出精度的？4．工艺偏差，工作环境变化，电源变化会对bandgap电路造成怎样的影响？能够容忍吗？5．电路中有一条正反馈和一条负反馈通路，如何保证电路工作稳定，不发生震荡？6．电路能够正常启动吗？需要多长的时间建立工作点和达到稳定输出？能满足系统的时间要求吗？7．bandgap的输出负载是怎样的类型？Bandgap的输出是否有足够的驱动能力？怎样处理输出和负载之间的接口问题？在设计你的bandgap的时候，你是否仔细考虑过了上面提到的问题，也清楚地知道了答案？如果没有，那就再从头开始再熟悉一遍吧，直到你能回答出来。

这些问题可能在了解bandgap的工作原理时是注意不到的，但在设计bangap 的过程中，会逐步地暴露出来。

只有很好地解答了上面一些问题，我们才算是基本掌握了bandgap设计的一些准则。

而bandgap的精确设计，还远远不止这些。

1.推导过程忽略的东西书本上都有，仔细看看2.可以假设各种元件存在非理想因素，再对照bandgap公式和推导过程忽略的因素看看会造成什么影响，有多大影响。