半导体集成电路+习题答案

第1章 集成电路的基本制造工艺1.6 一般TTL 集成电路与集成运算放大器电路在选择外延层电阻率上有何区别?为什么? 答：集成运算放大器电路的外延层电阻率比一般TTL 集成电路的外延层电阻率高。

第2章 集成电路中的晶体管及其寄生效应复 习 思 考 题2.2 利用截锥体电阻公式，计算TTL “与非”门输出管的CS r ，其图形如图题2.2 所示。

提示：先求截锥体的高度up BL epi m c jc epi T x x T T -----=然后利用公式： b a a b WL T r c -∙=/ln 1ρ ， 212∙∙=--BL C E BL S C W L R r ba ab WL Tr c -∙=/ln 3ρ 321C C C CS r r r r ++=注意：在计算W 、L 时, 应考虑横向扩散。

2.3 伴随一个横向PNP 器件产生两个寄生的PNP 晶体管，试问当横向PNP 器件在4种可能的偏置情况下，哪一种偏置会使得寄生晶体管的影响最大?答：当横向PNP 管处于饱和状态时，会使得寄生晶体管的影响最大。

2.8 试设计一个单基极、单发射极和单集电极的输出晶体管，要求其在20mA 的电流负载下 ，OL V ≤0.4V ，请在坐标纸上放大500倍画出其版图。

给出设计条件如下：答： 解题思路⑪由0I 、α求有效发射区周长Eeff L ；⑫由设计条件画图①先画发射区引线孔；②由孔四边各距A D 画出发射区扩散孔；③由A D 先画出基区扩散孔的三边；④由B E D -画出基区引线孔；⑤由A D 画出基区扩散孔的另一边；⑥由A D 先画出外延岛的三边；⑦由C B D -画出集电极接触孔；⑧由A D 画出外延岛的另一边；⑨由I d 画出隔离槽的四周；⑩验证所画晶体管的CS r 是否满足V V O L 4.0≤的条件，若不满足，则要对所作的图进行修正，直至满足V V O L 4.0≤的条件。

（CS C O L r I V V 00ES += 及己知V V C 05.00ES =）第3章 集成电路中的无源元件复 习 思 考 题3.3 设计一个4k Ω的基区扩散电阻及其版图。

试求： (1) 可取的电阻最小线宽min R W =?你取多少?答：12μm(2) 粗估一下电阻长度，根据隔离框面积该电阻至少要几个弯头?答：一个弯头第4章 晶体管 晶体管逻辑(TTL)电路复 习 思 考 题4.4 某个TTL 与非门的输出低电平测试结果为 OL V =1V 。

试问这个器件合格吗?上 机使用时有什么问题?答：不合格。

4.5 试分析图题4.5所示STTL 电路在导通态和截止态时各节点的电压和电流，假定各管的 β=20, BEF V 和一般NPN 管相同， BCF V =0.55V , CES V =0.4～0.5V , 1CES V =0.1～0.2V 。

答：（1）导通态（输出为低电平）V V B 1.21= ， V V B 55.12= ，V V B 2.13= ，V V B 5.04= ，V V B 8.05= ，mA I I B R 1.211== ，mA I I C R 9.422== ，mA I I I R E R 25.0534≈≈≈ mA I B 012.03= ，04≈B I ，mA I B 4.35= ，mA I I RB B 2.066==mA I E 72= ，mA I I RC C 2.366== ，mA I CCL 2.7=（2）截止态（输出为高电平）V V B 1.11= ，V V B 5.02= ，V V B 95.41= ，V V B 2.44=mA I I B R 79.211== ，mA I R 1.24= ，0652≈==B B B I I I ，4B I 与0I 有关 4421B R R R C C H I I I I I +++=4.7 要求图题4.7所示电路在低电平输出时带动20个同类门，试计算输出管 5Q 的集电极串联电阻的最大值 5CS r ,max 是多少?答：24Ω4.8 试分析图题4.8所示两种电路在逻辑功能上的差别及产生差别的原因，并写出F ，F ′的逻辑表达式。

答：BC A F += , ''''C B A F =4.9 写出图题4.9所示电路的输入与输出的逻辑关系。

答：DE ABC ∙4.11 写出图题4.11所示电路的Q 与A ，B 的逻辑关系，并说明为什么输出级一定要用有源泄放电路。

答：B A Q ⊕=第5章 发射极耦合逻辑(ECL)电路不做习题第6章 集成注入逻辑( L I 2)电路不做习题第7章 MOS 反相器复 习 思 考 题7.1已知一自举反相器如图题7.1所示，其负载管的W/L=2，设其他参数为 T V =0.7V , DD V =5V , 25/101V A k -⨯=，忽略衬底偏置效应。

(1) 当 DD IH V V =时，欲使OL V =0.3V ，驱动管应取何尺寸? 答：⎪⎭⎫⎝⎛=9L W7.2 有一E/D NMOS 反相器，若 TE V =2V , TD V =-2V , R β=25, DD V =5V 。

(1) 求此反相器的逻辑电平是多少?答：≈OL V )(22TE DD R TD V V V -β第8章 MOS 基本逻辑单元复 习 思 考 题8.2 图题 8.2为一E/D NMOS 电路。

(1) 试问此电路可实现何种逻辑运算?答：B A ⊕(2) 设 V V DD 5=, V V TD 3-=, V V TE 1=， 输入高电平为 DD IH V V =，输入低电平为 V V IL 0=。

求各种输入情况下电路的直流工作状态、各结点电位、各支路电流及直流功耗。

答：⑪设端V V V IL B 0==，而A 端又分两种情况：①输入高电平V V V DD A 5==V V M 063.0= mA I I M M 03.021==V V N 063.0= 0543===M M M I I IV V Y 5= 098==M M I ImA I I M M 03.076==mW P D 3.0=②输入低电平V V V IL A 0==V V M 5= mA I I M M 03.021==V V N 127.0= 098421=====M M M M M I I I I I V V Y 21.0= mA I I I M M M 03.0653===mA I M 06.07=mW P D 3.0=⑫设端V V V IH B 5==，而A 端又分两种情况：①输入高电平V V V DD A 5==V V M 127.0= mA I I I M M M 03.0431===V V N 5= mA I M 06.02=V V Y 21.0= 0765===M M M I I ImA I I M M 03.098==mW P D 45.0=②输入低电平V V V IL A 0==V V M 5= 04321====M M M M I I I IV V N 5= 0765===M M M I I IV V Y 5= mA I I M M 03.098==mW P D 15.0=8.3 二输入的E/D NMOS 或非门的电路参数为：TD V =-3V ，TE V =1V ，2''/25V A k k E D μ==，5=RA β，8=RB β，V V DD 5=，试计算最坏情况的OL V 值和最好情况的OL V 值。

答：()()()22max 1TD RA TE OHTE DD OL V V V V V V -----=β ()()()22min 1TD RBRA TE OH TE DD OL V V V V V V -+----=ββ8.4 说明图题8.4的电路均为三态输出门，用传输门逻辑推导电路的逻辑表达式。

答：（a ） U CE A CE ∙+∙（b ）U CE A CE ∙+∙（c ）U CE A CE ∙+∙第9章 MOS 逻辑功能部件复 习 思 考 题9.1 试画出传输门结构的一位八选一多路开关的电路图，写出逻辑表达式和真值表。

答：逻辑表达式+∙∙∙=0210D K K K Y +∙∙∙1210D K K K +∙∙∙2210D K K K +∙∙∙3210D K K K +∙∙∙4210D K K K +∙∙∙5210D K K K +∙∙∙6210D K K K 7210D K K K ∙∙∙9.4 如果图题9.4(a)反相器是有比的，试画出此电路各节点工作波形，分析其功能；如果图题9.4(b)中M\-1和M\-2为无比的，分析此电路能否工作?为什么?答：提示：9.4(a) 画电路各节点工作波形时，注意输出波形的低电平是由两次形成的。

此电路实施反相器功能。

题9.4(b)中1M 和2M 若为无比，无法反相器功能。

9.5 分析图题9.5所示的两相动态电路的逻辑功能，并说明各级电路分别是有比的还是无 比的。

假如图中i K K K ==21 ，032===i ααα；1α从010→→，21φφ=，试画出图中,A,B,C,D 和0V 各点的波形图答：该电路为具有保持功能的多路选通开关。

该电路中除最后一级为无比电路外，余下均为有比电路。

注意：有的波形的低电平由两次形成。

第10章 存 储 器复 习 思 考 题本章无答案第11章 接 口 电 路不做习题第12章 模拟集成电路中的基本单元电路复 习 思 考 题12.1 试求图题12.1所示达林顿管放大器的电压增益答：1174-≈v A若忽略01r ，则1548-≈v A提示：R 、2Q 、D 组成小电流恒流源。

12.3 试在图题12.3(a),(b),(c),(d)电路中，分别标出E/E ，E/D NMOS 单管放大器，CMOS 有 源负载放大器和CMOS 互补放大器中2M 的栅极及1B ，2B 电位，并指出各电路结构上的特点。

答：(a)SS B B V V V ==21 ， DD G V V =或DD G V V ≥(b) SS B B V V V ==21, 0V V G =(c) SS B V V =1 DD B V V =2 , SS G V V =(d) SS B V V =1 DD B V V =212.8 图题12.8所示是μA741中的偏置电路，其中5R =39k Ω，4R =5k Ω, DD V =15V ， EE V =-15V 。

试求r I 和10C I 的值。

答：r I =0.73mA10C I ≈19A μ12.12 图题12.12是一个IC 产品中的偏置电路部分。