集成电路中的电子器件ppt集成电路中的电子器件.pptx
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第二章 集成电路中的元器件及其寄生效应PPT课件
HIT Micro-Electronics Center
8.07.2020
4
HMEC
集成电路设计原理
微电子中心
2.1.1 集成NPN晶体管的结构
平
等 效
B(P)
面
电
图
路 PNP
图
S(P)
E(N+) NPN C(N)
E
EB C
等
剖 面 P+ 图
P N+
N–-epi
N+
P+
效 结
B
构
N
+
P N P
C
P-Sub
20207/17/20207/17/20207/17/20201
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8.07.2020
9
HMEC
集成电路设计原理
微电子中心
2.1.4 集成NPN晶体管的无源寄生效应
（1）集电极寄生电阻
we dce wc
R1= epi*lch*cwc
增加n+埋 层、穿透
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8.07.2020
1
HMEC
集成电路设计原理
整体概述
微电子中心
概况一
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概况二
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概况三
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HMEC
集成电路设计原理
C(N)
C
S(P)
N+
P+
有电流流向衬底，
集成电路原理第四章ppt课件
第四章 MOS逻辑集成电路
4.1 MOS器件的基本电学特性
4.1.1 MOSFET的结构与工作原理
MOSFET——Metal-Oxide-Semiconductor
Field Effected Transistor
增强型〔常关闭型）
金属PM氧OS 化物半导体场效应晶体管
耗尽型〔常开启型）
MOSFET
iDSCOXLWvGSVthvDSvD 2S2
3.4
51
085 L
801
0030.43922220.62(m 5 )A
4.1.4 MOSFET小信号参数 （1〕跨导gm
——表示交流小信号时vGS对ids的控制能力〔vDS恒定）
饱和区：
gm
iDS vGS
vDSc onst
C OX LW vG SV th 1vDS
足电路设计的要求，此工序称为“调沟”。即向沟道区进行离
子注入〔Ion Implantation）,以改变沟道区表面附近载流子浓
度，与此相关的项用
Qi C OX
表示。一般调沟用浅注入，注入能量
在60 80KeV左右；若异型注入剂量、能量较大，则可注入到
体内，形成埋沟MOS〔Buried-Channel MOS）。
例4-2 知：n+ Poly-Si栅NMOS晶体管宽长比W/L=100 m/10 m， 漏、栅、源、衬底电位分别为5V，3V，0V，0V。
n=580cm2/V s，其他参数与例4-1相同。 求：① 漏电流iDS。
② 若漏栅源衬底电位分别为2V，3V，0V，0V，则IDS=？
解：① 由已知得： vGS=3V，vDS=5V，vBS=0V 而由例4-1得Vth=0.439V vDS=5V(vGS-Vth)=3-0.439=2.561(V) 器件工作在饱和区，那么：
4.1 MOS器件的基本电学特性
4.1.1 MOSFET的结构与工作原理
MOSFET——Metal-Oxide-Semiconductor
Field Effected Transistor
增强型〔常关闭型）
金属PM氧OS 化物半导体场效应晶体管
耗尽型〔常开启型）
MOSFET
iDSCOXLWvGSVthvDSvD 2S2
3.4
51
085 L
801
0030.43922220.62(m 5 )A
4.1.4 MOSFET小信号参数 （1〕跨导gm
——表示交流小信号时vGS对ids的控制能力〔vDS恒定）
饱和区：
gm
iDS vGS
vDSc onst
C OX LW vG SV th 1vDS
足电路设计的要求，此工序称为“调沟”。即向沟道区进行离
子注入〔Ion Implantation）,以改变沟道区表面附近载流子浓
度，与此相关的项用
Qi C OX
表示。一般调沟用浅注入，注入能量
在60 80KeV左右；若异型注入剂量、能量较大，则可注入到
体内，形成埋沟MOS〔Buried-Channel MOS）。
例4-2 知：n+ Poly-Si栅NMOS晶体管宽长比W/L=100 m/10 m， 漏、栅、源、衬底电位分别为5V，3V，0V，0V。
n=580cm2/V s，其他参数与例4-1相同。 求：① 漏电流iDS。
② 若漏栅源衬底电位分别为2V，3V，0V，0V，则IDS=？
解：① 由已知得： vGS=3V，vDS=5V，vBS=0V 而由例4-1得Vth=0.439V vDS=5V(vGS-Vth)=3-0.439=2.561(V) 器件工作在饱和区，那么：
《集成电路》课件
《集成电路》ppt课 件
xx年xx月xx日
• 集成电路概述 • 集成电路的制造工艺 • 集成电路的种类与特点 • 集成电路的发展趋势与挑战 • 集成电路的实际应用案例
目录
01
集成电路概述
集成电路的定义
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能的微型电子部件。
它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在 一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结 构。
超大规模集成电路（VLSI）
包含10万-100万个逻辑门或元件。
按结构分类的集成电路
单片集成电路
所有元件都在一个芯片上 。
多片集成电路
由多个芯片集成在一个封 装内。
模块化集成电路
由多个独立芯片通过线路 板连接而成。
按应用领域分类的集成电路
01
通信集成电路
用于通信设备中的信号处理和传输 。
消费电子集成电路
射频识别（RFID）技术的集成电路应用
总结词
射频识别技术是利用无线电波进行通信的一种非接触式识别技术，其集成电路应用主要涉及标签芯片和读写器芯 片。
详细描述
RFID标签芯片通常包含存储器、无线通信电路和天线等部分，用于存储和传输信息。而RFID读写器芯片则负责 与标签芯片进行通信，实现信息的读取和写入。RFID技术广泛应用于物流、供应链管理、身份识别等领域。
用于家电、数码产品等消费电子产 品中。
03
02
计算机集成电路
用于计算机硬件中的逻辑运算和数 据处理。
汽车电子集成电路
用于汽车控制系统和安全系统中。
04
xx年xx月xx日
• 集成电路概述 • 集成电路的制造工艺 • 集成电路的种类与特点 • 集成电路的发展趋势与挑战 • 集成电路的实际应用案例
目录
01
集成电路概述
集成电路的定义
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能的微型电子部件。
它采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在 一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结 构。
超大规模集成电路（VLSI）
包含10万-100万个逻辑门或元件。
按结构分类的集成电路
单片集成电路
所有元件都在一个芯片上 。
多片集成电路
由多个芯片集成在一个封 装内。
模块化集成电路
由多个独立芯片通过线路 板连接而成。
按应用领域分类的集成电路
01
通信集成电路
用于通信设备中的信号处理和传输 。
消费电子集成电路
射频识别（RFID）技术的集成电路应用
总结词
射频识别技术是利用无线电波进行通信的一种非接触式识别技术，其集成电路应用主要涉及标签芯片和读写器芯 片。
详细描述
RFID标签芯片通常包含存储器、无线通信电路和天线等部分，用于存储和传输信息。而RFID读写器芯片则负责 与标签芯片进行通信，实现信息的读取和写入。RFID技术广泛应用于物流、供应链管理、身份识别等领域。
用于家电、数码产品等消费电子产 品中。
03
02
计算机集成电路
用于计算机硬件中的逻辑运算和数 据处理。
汽车电子集成电路
用于汽车控制系统和安全系统中。
04
第二章 集成电路中的元器件及其寄生效应ppt课件
P+ PN结电容 MOS电容
§2-3 横向PNP管
双极集成电路中的基本器件 是NPN管，但在模拟电路中也往 往需要PNP管子，如运算放大器的 输入输出级的有源负载等都经常 使用PNP管。虽然PNP管的单管性 能不如NPN管，但仍然使电路的 性能得到了改善。横向PNP管的出 现，也促使了IIL电路的实现。
C 移速度。 是栅氧化层的单位面积的电容。 OX
式（3.2）就是NMOS器件工作在非饱和区的I-V特性， I D
与 V D S 呈平方律的关系。
如图，我们给出了不同的V G S 下，
根据式（3.2）得出的抛物线，表示
了器件产生的电流随 V G S 增大而增
加。通过计算偏导数很容易计算出
每条抛物线的极值均发生在
以NMOS晶体管为例，我们假设：0 V D S V G S V T H ，在
图中我们从半导体物理的角度出发进行一系列的推导，得到
I VVVV D K 2 ,W L 2
G S T H
D S2 D S
（3.2）
式中 K , 称为器件的跨导系数，
K C , n OX
（3.3）
称为低场电子迁移率，表示单位场强下电子的平均漂 n
一、衬底PNP管
1.集电区是整个电路的公
共衬底。
C
EB
2.其晶体管作用只发生在
纵向，各节面积较平坦， P+
发生区面积可以做的很
P N+
N–-epi
P+
大，所以工作电流可以 P-Sub
很大。
3.因为衬底作为集电区，故不存在有源寄生效应，故可不 用掩埋层。
4.基区电阻较大。
5.集电极串联电阻和集电结电容较大。
§2-3 横向PNP管
双极集成电路中的基本器件 是NPN管，但在模拟电路中也往 往需要PNP管子，如运算放大器的 输入输出级的有源负载等都经常 使用PNP管。虽然PNP管的单管性 能不如NPN管，但仍然使电路的 性能得到了改善。横向PNP管的出 现，也促使了IIL电路的实现。
C 移速度。 是栅氧化层的单位面积的电容。 OX
式（3.2）就是NMOS器件工作在非饱和区的I-V特性， I D
与 V D S 呈平方律的关系。
如图，我们给出了不同的V G S 下，
根据式（3.2）得出的抛物线，表示
了器件产生的电流随 V G S 增大而增
加。通过计算偏导数很容易计算出
每条抛物线的极值均发生在
以NMOS晶体管为例，我们假设：0 V D S V G S V T H ，在
图中我们从半导体物理的角度出发进行一系列的推导，得到
I VVVV D K 2 ,W L 2
G S T H
D S2 D S
（3.2）
式中 K , 称为器件的跨导系数，
K C , n OX
（3.3）
称为低场电子迁移率，表示单位场强下电子的平均漂 n
一、衬底PNP管
1.集电区是整个电路的公
共衬底。
C
EB
2.其晶体管作用只发生在
纵向，各节面积较平坦， P+
发生区面积可以做的很
P N+
N–-epi
P+
大，所以工作电流可以 P-Sub
很大。
3.因为衬底作为集电区，故不存在有源寄生效应，故可不 用掩埋层。
4.基区电阻较大。
5.集电极串联电阻和集电结电容较大。
《集成电路设计》PPT课件
薄层电阻
1、合金薄膜电阻
采用一些合金材料沉积在二氧化 硅或其它介电材料表面，通过光 刻形成电阻条。常用的合金材料 有： 钽 Ta 镍铬Ni-Cr 氧化锌 ZnO 铬硅氧 CrSiO
2、多晶硅薄膜电阻
掺杂多晶硅薄膜也是一个很好的电阻 材料，广泛应用于硅基集成电路的制 造。
3、掺杂半导体电阻
不同掺杂浓度的半导体具有不同 的电阻率，利用掺杂半导体的电 阻特性，可以制造电路所需的电 阻器。
sio2
半导体
串联 C=
Ci Cs Ci +Cs
Tox
N+
P
sio2
金 属
PN金+sio属2
纵向结构
横向结构
MOS 电容电容量
ε ε Cox=
A 0 sio2
Tox
Tox: 薄氧化层厚度；A: 薄氧化层上 金属电极的面积。
一般在集成电路中Tox 不能做的太薄，所以要想提高电容量，只能增加面积。 N+层为 了减小串联电阻及防止表面出现耗尽层。
Csub s
（b）
（c）
§ 4.3 集成电路的互连技术和电感
互连线
单片芯片上器件之间互连：金属化工艺，金属铝 薄膜 电路芯片与外引线之间的连接(电路芯片与系统的 互联)：引线键合工艺
为保证模型的精确性和信号的完整性，需要对互连线的版图结构加以约 束和进行规整。
各种互连线设计应注意的问题
为减少信号或电源引起的损耗及减少芯片 面积，连线应尽量短。
第四章
集成电路设计
第四章
集成电路是由元、器件组成。元、器件分为两大类：
无源元件 电阻、电容、电感、互连线、传输线等
有源器件 各类晶体管
集成电路中的无源源件占的面积一般都比有源器件大。 所以设计时尽可能少用无源元件，尤其是电容、电感和大阻值的电阻。
集成电路演示文稿(共13张PPT)
第8页，共13页。
IC在产品中的应用
第9页，共13页。
第10页，共13页。
第11页，共13页。
第12页，共13页。
第13页，共13页。
LM124
AP1501可调整 稳压输出IC
4053 电子开关
MC802 CPU
BH1417调频发 射IC
TDA7478 RDISR解2Y码31视频解 BA3884F/BA3884码S音IC频转换IC
TDA7386功放
LM2575 3.3V稳 CD4053电子开
压管
关
STR736 CPU 9945双N-MOS管
集成电路演示文稿
第1页，共13页。
IC（集成电路）分类
集成电路定义： 集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，
把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元 件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质 基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微 型结构。
第2页，共13页。
4FC*MS17S61S625DG0R1GA电SM视子AD频开VV2解D关频18缓码解8冲ID码C存VD储音器
LM8272高频运 算放大器
AM2576-ADJ 可 FMS6501电子开
调整稳压器
关
29JL064H闪存
PT2328(按键处 理IC)
FM7843解码T触DA摸7屏478 RDS解 集成电路特点： 码
方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到 广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体 PT2328管(按键可处理提IC) 高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。
我司常用一些IC的分类 TDA7478 RDS解码 TDA7419音频二分五 集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。 (五)按外形分类
集成电路中的电子器件ppt-集成电路中的电子器件
•
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。05:35:5705 :35:570 5:35Th ursday , October 22, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 2220.1 0.2205:35:5705 :35:57 October 22, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月22 日上午5 时35分 20.10.2 220.10. 22
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2220 .10.22 Thursday , October 22, 2020
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0 5:35:57 05:35:5 705:35 10/22/2 020 5:35:57 AM
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2205 :35:570 5:35Oc t-2022- Oct-20
第四章 集成电路中的电子器件
集成电路是利用半导体制造工艺，将三极管、二极管、 电阻、电容等元器件集中制作在同一块芯片上，完成 各种功能的电子电路。
集成电路特点： • 实现材料、元器件、电路的有机结合 • 元件密度高、体积小、连线短、焊点少 • 采用隔离技术 • 不能制作电感、大容量电容
1.4.1 复合管
NPN＋PNP
PNP ＋ NPN
PNP ＋ PNP
1.4.2 多集电极管与多发射极管
➢ 多集电极管
结构图
电路符号 等效电路
多集电极管可认为是由多个PNP管的基极、射 极并联而成，而且它们的集电极电流之比约等 于各集电区面积之比。
多集电极管构成镜像电流源
若两管特性相同，则iB与iC为镜像电流关系，但 此处由于两管的结构不同，且横向PNP管的β值 小(即iC2小)，所以此处iB与iC并不相等。
集成电路材料与器件物理基础PPT课件
第14页/共24页
双极型晶体管
N P 发射结 N
工作状态：
• 发射结正偏，集电结反偏时，为放大工作状态。
F IC / IB
• 发射结正偏，集电结也正偏时，为饱和工作状态。 • 发射结反偏，集电结也反偏时，为载断工作状态。 • 发射结反偏，集电结正偏时，为反向工作状态。
第15页/共24页
集电结
§2.6 MOS晶体管
根据杂质浓度的分布，可以划分为： 突变结
线形缓变结 根据结两边的材料不同，可划分为： 同质pn结
异质pn结
第3页/共24页
pn 结形成的物理过程
在接触前分立的P型和N型硅的能带图
扩散
空穴
电子
eVbi
第4页/共24页
平衡态的pn结
• 扩散电 流 • 空间电荷区
• 内建电场 E
• 漂移电 流 • 接触电势差 Vbi
整流器 (rectifier) 检波器 (radiodetector) 双极晶体管 (BJT)
光电器件：
太阳能电池 (solar cell) 发光二极管（LED） 半导体激光器 （LD） 光电二极管(PD)
第2页/共24页
pn 结的结构
p
n
通过控制施主与受主浓度的办法，形成分别以电子和空 穴为主的两种导电区域，其交界处即被称为p-n结。
第22页/共24页
MESFET（metal semiconductor field effect transistor ）
金属栅极
源
n
n
漏
IDS
VDS
• 结构和原理与JEFT相似，不同的是采用肖特基结（金属/半导体）代 替PN结。 • 常采用GaAs, InP或SiC作为沟通材料，与硅锗相比，具有更高的开关 速度及工作在更高的频率下，广泛用于微波通信与雷达领域。
双极型晶体管
N P 发射结 N
工作状态：
• 发射结正偏，集电结反偏时，为放大工作状态。
F IC / IB
• 发射结正偏，集电结也正偏时，为饱和工作状态。 • 发射结反偏，集电结也反偏时，为载断工作状态。 • 发射结反偏，集电结正偏时，为反向工作状态。
第15页/共24页
集电结
§2.6 MOS晶体管
根据杂质浓度的分布，可以划分为： 突变结
线形缓变结 根据结两边的材料不同，可划分为： 同质pn结
异质pn结
第3页/共24页
pn 结形成的物理过程
在接触前分立的P型和N型硅的能带图
扩散
空穴
电子
eVbi
第4页/共24页
平衡态的pn结
• 扩散电 流 • 空间电荷区
• 内建电场 E
• 漂移电 流 • 接触电势差 Vbi
整流器 (rectifier) 检波器 (radiodetector) 双极晶体管 (BJT)
光电器件：
太阳能电池 (solar cell) 发光二极管（LED） 半导体激光器 （LD） 光电二极管(PD)
第2页/共24页
pn 结的结构
p
n
通过控制施主与受主浓度的办法，形成分别以电子和空 穴为主的两种导电区域，其交界处即被称为p-n结。
第22页/共24页
MESFET（metal semiconductor field effect transistor ）
金属栅极
源
n
n
漏
IDS
VDS
• 结构和原理与JEFT相似，不同的是采用肖特基结（金属/半导体）代 替PN结。 • 常采用GaAs, InP或SiC作为沟通材料，与硅锗相比，具有更高的开关 速度及工作在更高的频率下，广泛用于微波通信与雷达领域。
《集成电路》PPT课件
单击鼠标请看演示
从位线输出的每组二进制代码称为一个字。一个 字中含有的存储单元数称为字长，即字长 = 位数。
2. 存储容量及其表2示. 存储容量及其表示
一般用“字数 字长(即位数)”表示 指存储器中存储单元的数量
例如，一个 32 8 的 ROM，表示它有 32 个字， 字长为 8 位，存储容量是 32 8 = 256。
计成功的电路可方便地下载到 PLD，因而研制周期短、 成本低、效率高，使产品能在极短时间内推出。
特
● 用 PLD 实现的电路容易被修改。这种修改通过对 P
LD 重新编程实现，可以不影响其外围电路。因此，其产
点 品的维护、更新都很方便。 PLD 使硬件也能象软件一样
实现升级，因而被认为是硬件革命。
● 较复杂的数字系统能用1片或数片 PLD 实现，因而， 应用 PLD 生产的产品轻小可靠。此外，PLD 还具有硬件 加密功能。
3. 存储单元结构 (1) 固定 ROM 的存3.储单存元储结单构元结构
Wi
Dj 二极管 ROM
Wi VCC
Dj TTL - ROM
+VDD Wi
1 Dj MOS - ROM
接半导体管后成为储 1 单元；若 不接半导体管，则为储 0 单元。
(2) PROM 的存储单元结构
Wi 熔丝
Dj 二极管 ROM
…
码
An-1
器
存储矩阵
R/W 读/ 写控制电路
CS
…
I/O0 I/O1 … I/Om-1
2n m RAM 的结构图
RAM 与 ROM 的比较
相 ★ 都含有地址译码器和存储矩阵 同 处 ★ 寻址原理相同
★ ROM 的存储矩阵是或阵列，是组合逻辑电路。
从位线输出的每组二进制代码称为一个字。一个 字中含有的存储单元数称为字长，即字长 = 位数。
2. 存储容量及其表2示. 存储容量及其表示
一般用“字数 字长(即位数)”表示 指存储器中存储单元的数量
例如，一个 32 8 的 ROM，表示它有 32 个字， 字长为 8 位，存储容量是 32 8 = 256。
计成功的电路可方便地下载到 PLD，因而研制周期短、 成本低、效率高，使产品能在极短时间内推出。
特
● 用 PLD 实现的电路容易被修改。这种修改通过对 P
LD 重新编程实现，可以不影响其外围电路。因此，其产
点 品的维护、更新都很方便。 PLD 使硬件也能象软件一样
实现升级，因而被认为是硬件革命。
● 较复杂的数字系统能用1片或数片 PLD 实现，因而， 应用 PLD 生产的产品轻小可靠。此外，PLD 还具有硬件 加密功能。
3. 存储单元结构 (1) 固定 ROM 的存3.储单存元储结单构元结构
Wi
Dj 二极管 ROM
Wi VCC
Dj TTL - ROM
+VDD Wi
1 Dj MOS - ROM
接半导体管后成为储 1 单元；若 不接半导体管，则为储 0 单元。
(2) PROM 的存储单元结构
Wi 熔丝
Dj 二极管 ROM
…
码
An-1
器
存储矩阵
R/W 读/ 写控制电路
CS
…
I/O0 I/O1 … I/Om-1
2n m RAM 的结构图
RAM 与 ROM 的比较
相 ★ 都含有地址译码器和存储矩阵 同 处 ★ 寻址原理相同
★ ROM 的存储矩阵是或阵列，是组合逻辑电路。
集成电路中的元器件及其寄生效应教学课件
工作。
案例研究
实际案例1
分析实际电路中的寄生效应问题，并提出解决方 案。
实பைடு நூலகம்案例2
探讨在高频电路中如何避免寄生效应的影响。
总结与展望
通过了解集成电路中的元器件及其寄生效应，我们可以更好地设计和选择电路，以提高性能和可靠性。 感谢您的关注！
寄生效应的影响
• 信号幅度变化 • 信号延迟 • 功耗增加 • 噪声增加
寄生效应的补偿和抑制方法
1
补偿方法
通过设计合适的电路结构和引入补偿元件，可减小或消除寄生效应。
2
抑制方法
采用电路隔离、屏蔽和滤波技术等手段，减弱寄生效应的影响。
元器件选择和设计考虑因素
• 功能需求：根据电路的具体功能要求选择合适的元器件。 • 寄生效应的影响：评估不同元器件的寄生效应对电路性能的影响。 • 兼容性的考虑：确保选用的元器件在整个电路系统中能够兼容和协同
集成电路中的元器件及其 寄生效应教学课件PPT
本课件介绍集成电路的定义、分类以及常见的元器件。还将涵盖元器件的寄 生效应，其对电路性能的影响，以及补偿和抑制方法。最后讨论元器件选择 和设计考虑因素，并通过实际案例进行深入分析。
什么是集成电路
集成电路是将数百甚至数千个电子器件集成到单个芯片上的电子元件。它通 过减小电子组件之间的物理距离并提高电路速度来实现功能的高度集成。
常见的元器件
传导器件
用于电流传导和信号放大， 如晶体管和MOSFET。
绝缘器件
用于电气隔离和信号传输， 如电容和绝缘栅双极型晶 体管（IGBT）。
功能器件
能够增加电路功能的特殊 器件，如操作放大器和稳 压器。
元器件的寄生效应
元器件的寄生效应是指在实际电路中，由于元器件的物理特性以及相互之间的耦合影响，导致电路性能 产生的非预期影响。
案例研究
实际案例1
分析实际电路中的寄生效应问题，并提出解决方 案。
实பைடு நூலகம்案例2
探讨在高频电路中如何避免寄生效应的影响。
总结与展望
通过了解集成电路中的元器件及其寄生效应，我们可以更好地设计和选择电路，以提高性能和可靠性。 感谢您的关注！
寄生效应的影响
• 信号幅度变化 • 信号延迟 • 功耗增加 • 噪声增加
寄生效应的补偿和抑制方法
1
补偿方法
通过设计合适的电路结构和引入补偿元件，可减小或消除寄生效应。
2
抑制方法
采用电路隔离、屏蔽和滤波技术等手段，减弱寄生效应的影响。
元器件选择和设计考虑因素
• 功能需求：根据电路的具体功能要求选择合适的元器件。 • 寄生效应的影响：评估不同元器件的寄生效应对电路性能的影响。 • 兼容性的考虑：确保选用的元器件在整个电路系统中能够兼容和协同
集成电路中的元器件及其 寄生效应教学课件PPT
本课件介绍集成电路的定义、分类以及常见的元器件。还将涵盖元器件的寄 生效应，其对电路性能的影响，以及补偿和抑制方法。最后讨论元器件选择 和设计考虑因素，并通过实际案例进行深入分析。
什么是集成电路
集成电路是将数百甚至数千个电子器件集成到单个芯片上的电子元件。它通 过减小电子组件之间的物理距离并提高电路速度来实现功能的高度集成。
常见的元器件
传导器件
用于电流传导和信号放大， 如晶体管和MOSFET。
绝缘器件
用于电气隔离和信号传输， 如电容和绝缘栅双极型晶 体管（IGBT）。
功能器件
能够增加电路功能的特殊 器件，如操作放大器和稳 压器。
元器件的寄生效应
元器件的寄生效应是指在实际电路中，由于元器件的物理特性以及相互之间的耦合影响，导致电路性能 产生的非预期影响。
课程IC原理集成电路中的晶体管及其寄生效应PPT课件
（3）还应注意，NPN管基区侧壁到P+隔离环之间也会形成横向PNP管，必 须使NPN管基区外侧和隔离框保持足够距离。
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2.3 集成双极晶体管的无源寄生效应
CCS1
CBE
CCS2
CCS2
2-3
由图2-3可归纳出集成NPN管的无源寄生效应包括
寄生电阻 res（1~3Ω），rcs （加埋层，磷穿透工艺）， rb和寄生电容： CD 扩散电容， CJ 势垒电容（CBE， CBC，CCS）， Cpad 焊盘电容
数。如果给出二个电流或电压值，其它四个电流与电压值就可确定。这四个 公式对于晶体管模拟是非常有用的，尤其是在计算机辅助电路分析中，而且 并不仅仅限制在低水平注入条件。这些方程通常称为Ebers-Moll方程。
5
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EM模型 （Ebers and Moll，1954）最简单的模型
1、基本模型
寄生PNP管处 于放大区
20
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抑制有源寄生效应的措施：
（1）在NPN集电区下加设n+埋层，埋层的作用有 两个，其一，埋层的下反扩散导致增加寄生PNP管 的基区宽度，使非平衡少数载流子在基区的复合电 流增加，降低基区电流放大系数pnp；其二，埋层 的n+上反扩散导致寄生 PNP管基区掺杂浓度增大， 基区方块电阻减小，由晶体管原理可知，这将导致 发射效率下降从而使寄生 PNP管电流放大系数降低， 还可降低rcs。综上所述，各作用的结果使寄生PNP 管的电流放大系数降至0.01以下，则有源寄生转变 为无源寄生，仅体现为势垒电容的性质。
21
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（2）可采用外延层掺金工艺，引入深能级杂质，降低少子寿命，从而降低 。掺金工艺是在NPN管集电区掺金（相当于在PNP管基区掺金）。掺 金的作用，使PNP管基区中高复合中心数增加，少数载流子在基区复合加剧， 由于非平衡少数载流子不可能到达集电区从而使寄生PNP管电流放大系数大 大降低。
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2.3 集成双极晶体管的无源寄生效应
CCS1
CBE
CCS2
CCS2
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由图2-3可归纳出集成NPN管的无源寄生效应包括
寄生电阻 res（1~3Ω），rcs （加埋层，磷穿透工艺）， rb和寄生电容： CD 扩散电容， CJ 势垒电容（CBE， CBC，CCS）， Cpad 焊盘电容
数。如果给出二个电流或电压值，其它四个电流与电压值就可确定。这四个 公式对于晶体管模拟是非常有用的，尤其是在计算机辅助电路分析中，而且 并不仅仅限制在低水平注入条件。这些方程通常称为Ebers-Moll方程。
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EM模型 （Ebers and Moll，1954）最简单的模型
1、基本模型
寄生PNP管处 于放大区
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抑制有源寄生效应的措施：
（1）在NPN集电区下加设n+埋层，埋层的作用有 两个，其一，埋层的下反扩散导致增加寄生PNP管 的基区宽度，使非平衡少数载流子在基区的复合电 流增加，降低基区电流放大系数pnp；其二，埋层 的n+上反扩散导致寄生 PNP管基区掺杂浓度增大， 基区方块电阻减小，由晶体管原理可知，这将导致 发射效率下降从而使寄生 PNP管电流放大系数降低， 还可降低rcs。综上所述，各作用的结果使寄生PNP 管的电流放大系数降至0.01以下，则有源寄生转变 为无源寄生，仅体现为势垒电容的性质。
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（2）可采用外延层掺金工艺，引入深能级杂质，降低少子寿命，从而降低 。掺金工艺是在NPN管集电区掺金（相当于在PNP管基区掺金）。掺 金的作用，使PNP管基区中高复合中心数增加，少数载流子在基区复合加剧， 由于非平衡少数载流子不可能到达集电区从而使寄生PNP管电流放大系数大 大降低。
第二三章集成电路中的元器件
其中 VT VT0 ( 2F VBS 2F )
模拟集成电子学
集成电路中的器件模型
2.交流模型
CGS
CGD
CBS1
CBG
CBD1
L为沟道长度 L’为有效长度
L0栅对源、漏 覆盖长度
模拟集成电子学
集成电路中的器件模型
欧姆区：
1
CGS COXWL0 WL 'COX
2
1 CGD COXWL0 WL 'COX
第二节 集成电路中的二极管、 双极型晶体管、MOSFET
模拟集成电子学
第二节 集成电路中的二极管、双极型晶体管、MOSFET
一.双极型晶体管
NPN
PNP
模拟集成电子学
P衬底 N 外延双极工艺
在n阱CMOS工艺中的pnp
第二节 集成电路中的二极管、双极型晶体管、MOSFET
二.MOSFET
可以画出低频小信号等效电路 加上电容可以得到高频小信号等效电路
集成电路中的器件模型
4. MOS管的亚阈值区特性
VGSVT ID I0e Vt
I0
W L
nCDVt 2
应用：（1）低功耗时 （2）利用指数关系 （3）低速电路
模拟集成电子学
集成电路中的器件模型
三.MOS工艺中两个重要问题
模拟集成电子学
第一节 集成电路中的电容、电阻和电感
几种常见电容： 1.PN结电容——正偏(扩散电容,势垒电容)，反偏势垒电容。 2.MOS电容——通常几fF/um2 3.PIP电容——Poly Insulator Poly。 4.MIM电容——Metal Insulator Metal。 5. 寄生电容
集成电路中元器件PPT课件
• 对于不同材料的连线，其串联寄生电阻大小也有所不 同。对应不同材料连线的方块电阻分别为：
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连线上的寄生参数将对电路性能产生影响，如： 电源线上的寄生电阻会带来电源电压的衰减； 信号线上的寄生电阻和寄生电容将带来信号延迟； 导线互相平行或不同层导线交叉时，将带来相互串
扰。
第22页/共25页
MOS电容是非线性电容，主要用于电源滤 波电路。
第7页/共25页
4. “夹心”电容
总电容值C=C1+C2+C3+C4 该电容是一种线性电容，其底板寄生电容约为：
Cp≈（50%~60%）C
第8页/共25页
5. MOS管的极间电容和寄生电容
MOS管的极间电容存在于4个端子中的任意两端之间， 这些电容的存在影响了器件和电路的高频交流特性。包括：
第17页/共25页
6. 拐弯电阻计算
第18页/共25页
三、连线
第19页/共25页
概念
• 元件与元件之间必须通过“连线”才构成电路。理想的连线在实现连线的功能 时，不应带来额外的寄生效应；
• 在集成电路中，用于连线的有：金属、扩散区、多晶硅等。
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• 上图为连线的寄生模型，图中R为串联寄生电阻，C为 并联寄生电容。连线越长，寄生参数也越大
第6页/共25页
3. MOS电容—栅极与沟道之间的电容 Cch
这种电容结构与MOS管一样，当栅极加 上电压形成沟道时电容就存在了，其一个极板是 栅极，另一个极板为沟道，沟道这一极由源极与 漏极短接而引出。
这种电容具有单位面积的最大电容，实际 上还存在沟道电阻问题。为减小沟道电阻，当L较 大时，可将栅极做成梳状形式。
• 设计时必须充分考虑电容的因素。
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连线上的寄生参数将对电路性能产生影响，如： 电源线上的寄生电阻会带来电源电压的衰减； 信号线上的寄生电阻和寄生电容将带来信号延迟； 导线互相平行或不同层导线交叉时，将带来相互串
扰。
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MOS电容是非线性电容，主要用于电源滤 波电路。
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4. “夹心”电容
总电容值C=C1+C2+C3+C4 该电容是一种线性电容，其底板寄生电容约为：
Cp≈（50%~60%）C
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5. MOS管的极间电容和寄生电容
MOS管的极间电容存在于4个端子中的任意两端之间， 这些电容的存在影响了器件和电路的高频交流特性。包括：
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6. 拐弯电阻计算
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三、连线
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概念
• 元件与元件之间必须通过“连线”才构成电路。理想的连线在实现连线的功能 时，不应带来额外的寄生效应；
• 在集成电路中，用于连线的有：金属、扩散区、多晶硅等。
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• 上图为连线的寄生模型，图中R为串联寄生电阻，C为 并联寄生电容。连线越长，寄生参数也越大
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3. MOS电容—栅极与沟道之间的电容 Cch
这种电容结构与MOS管一样，当栅极加 上电压形成沟道时电容就存在了，其一个极板是 栅极，另一个极板为沟道，沟道这一极由源极与 漏极短接而引出。
这种电容具有单位面积的最大电容，实际 上还存在沟道电阻问题。为减小沟道电阻，当L较 大时，可将栅极做成梳状形式。
• 设计时必须充分考虑电容的因素。
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12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。19:05:3319:05:3319:05Sunday, November 01, 2020 13、志不立，天下无可成之事。20.11.120.11.119:05:3319:05:33November 1, 2020
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about. 。2020年11月1日星期日下午7时5分33秒19:05:3320.11.1 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年11月下午7时5分20.11.119:05November 1, 2020 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年11月1日星期日7时5分33秒19:05:331 November 2020
复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连， 等效为性能更好的三极管。又称达林顿管。
NPN＋NPN
➢ 复合管连接原则
连接后各管内电流能顺利流通，且具有电流放大 作用。
➢ 复合管特点： • 等效管类型取决于前置管类型 • 等效管的β是β1、β2的乘积：β≈β1β2 • 同样输出电流时，等效管的输入电流大大 减小
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20.11.1 20.11.1Sunday, November 01, 2020
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。19:05:3319:05:3319:0511/1/2020 7:05:33 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.11.119:05:3319:05Nov-201-Nov-20
➢ 多发射极管
结构图
电路符号 等效电路
在数字电路中，多发射极管常作为门电路的输入 级电路。
1.4.3 肖特基三极管
肖特基二极管（SBD）的导通电压只有0.4V，没有 电荷存储效应，开关时间很短。
结构
电路符号肖特基ຫໍສະໝຸດ 极管可以 有效地限制管子的 饱和深度，大大缩 短开关时间。
三极管未饱和时，Jc反偏，SBD截止，对电路没影 响；当三极管进入饱和时， Jc正偏，SBD导通， 使集电极正向偏压被箝位在0.4V，限制管子的饱 和深度，同时又使三极管基极电流减小。
T H E E N D 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。下午7时5分33秒下午7时5分19:05:3320.11.1
谢谢观看
NPN＋PNP
PNP ＋ NPN
PNP ＋ PNP
1.4.2 多集电极管与多发射极管
➢ 多集电极管
结构图
电路符号 等效电路
多集电极管可认为是由多个PNP管的基极、射 极并联而成，而且它们的集电极电流之比约等 于各集电区面积之比。
多集电极管构成镜像电流源
若两管特性相同，则iB与iC为镜像电流关系，但 此处由于两管的结构不同，且横向PNP管的β值 小(即iC2小)，所以此处iB与iC并不相等。
第四章 集成电路中的电子器件
集成电路是利用半导体制造工艺，将三极管、二极管、 电阻、电容等元器件集中制作在同一块芯片上，完成 各种功能的电子电路。
集成电路特点： • 实现材料、元器件、电路的有机结合 • 元件密度高、体积小、连线短、焊点少 • 采用隔离技术 • 不能制作电感、大容量电容
1.4.1 复合管
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about. 。2020年11月1日星期日下午7时5分33秒19:05:3320.11.1 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年11月下午7时5分20.11.119:05November 1, 2020 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年11月1日星期日7时5分33秒19:05:331 November 2020
复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连， 等效为性能更好的三极管。又称达林顿管。
NPN＋NPN
➢ 复合管连接原则
连接后各管内电流能顺利流通，且具有电流放大 作用。
➢ 复合管特点： • 等效管类型取决于前置管类型 • 等效管的β是β1、β2的乘积：β≈β1β2 • 同样输出电流时，等效管的输入电流大大 减小
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20.11.1 20.11.1Sunday, November 01, 2020
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。19:05:3319:05:3319:0511/1/2020 7:05:33 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.11.119:05:3319:05Nov-201-Nov-20
➢ 多发射极管
结构图
电路符号 等效电路
在数字电路中，多发射极管常作为门电路的输入 级电路。
1.4.3 肖特基三极管
肖特基二极管（SBD）的导通电压只有0.4V，没有 电荷存储效应，开关时间很短。
结构
电路符号肖特基ຫໍສະໝຸດ 极管可以 有效地限制管子的 饱和深度，大大缩 短开关时间。
三极管未饱和时，Jc反偏，SBD截止，对电路没影 响；当三极管进入饱和时， Jc正偏，SBD导通， 使集电极正向偏压被箝位在0.4V，限制管子的饱 和深度，同时又使三极管基极电流减小。
T H E E N D 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。下午7时5分33秒下午7时5分19:05:3320.11.1
谢谢观看
NPN＋PNP
PNP ＋ NPN
PNP ＋ PNP
1.4.2 多集电极管与多发射极管
➢ 多集电极管
结构图
电路符号 等效电路
多集电极管可认为是由多个PNP管的基极、射 极并联而成，而且它们的集电极电流之比约等 于各集电区面积之比。
多集电极管构成镜像电流源
若两管特性相同，则iB与iC为镜像电流关系，但 此处由于两管的结构不同，且横向PNP管的β值 小(即iC2小)，所以此处iB与iC并不相等。
第四章 集成电路中的电子器件
集成电路是利用半导体制造工艺，将三极管、二极管、 电阻、电容等元器件集中制作在同一块芯片上，完成 各种功能的电子电路。
集成电路特点： • 实现材料、元器件、电路的有机结合 • 元件密度高、体积小、连线短、焊点少 • 采用隔离技术 • 不能制作电感、大容量电容
1.4.1 复合管