集成电路中的无源元件

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3集成电路中的无源元件

3集成电路中的无源元件

低阻类电阻,如发射区扩散电阻(RSE≈5Ω/□),掩埋层电阻
(RS-BL≈20Ω/□)
高阻类电阻,如基区沟道电阻(RSB1≈5-15kΩ/□),外延层电阻
(RS-epi≈2KΩ/□)
高精度电阻,如离子注入电阻(RS1≈0.1-20kΩ/□),薄膜电阻
(RSF≈201109/-140/0300Ω/□)
当 W1 =W2 时,两电阻比的精度可做的很高,最小达到± 0.2%以内
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(3)流经电阻的最大电流决定的 WR,min
扩散电阻与其它电阻一样,也有功耗的限制。在室温下要求 电阻的单位面积最大功耗为
电阻单位面积的功耗为
即 PA,max 对电阻的最小条宽WR,min 和单位电阻条宽可流过的 最大电流IR,max 有一个限制。
半导体 集成电路
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集成电阻器
集成电容器
互连(内连线)
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常见的无源元件有
电阻、电容、 电感
一般集成电路中使用的无源元件:
电阻、电容
_它们的制作工艺与NPN管(或MOS管)兼容
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集成电阻、电容器的缺点如下:
(1)精度低,绝对误差大; (2)温度系数较大; (3)可制作的范围有限,不能太大,也不能大小; (4) 占用芯片面积大,成本高。 ———集成电路中多用有源元件,少用无源元件。
由于这种有寄生PNP管效应,所以
需要增加隐埋层。 发射区扩散电阻的主要用途有两个:
用来作小阻值电阻
在连线交叉时作“磷桥”用,以实现交叉连线之间的隔离,
而低阻值的“磷桥”则作为某条连线的一部分
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射频集成电路设计基础(复习2)

射频集成电路设计基础(复习2)

射频集成电路设计基础 > 射频与微波技术复习 (1) > 无源元件 (Passive Components)
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– RLC 并联谐振电路 1 附近,即 1 1 , 在谐振频率 ω = ----------电路导纳为 Y = -- + j ω C + --------0 R jωL LC ω = ω 0 + ∆ω 处, j j 1 ------1 ------1 Y ( ω ) = --+ ( ω 2 LC – 1 ) = --+ ( 2 ∆ωω 0 + ∆ω 2 ) LC ≈ -- + j 2 C ∆ω R ωL R ωL R
d V(z) dz d jωC ⋅ V(z) = – I(z) dz jωL ⋅ I(z) = –
d V ( z ) + ω 2 LCV ( z ) = 0 dz2 d 2V(z) = 0 V ( z ) β + dz2
2
2
β 2 = ω 2 LC
毫不奇怪,我们得到的仍然是波动方程 V ( z ) = Ae –j β z + Be j β z β I ( z ) = ------- [ Ae –j β z – Be j β z ] ωL V(z) 所含的两项分别为入射波和反射波, A 和 B 是它们在 z=0 时的值,而
µ --- -- ln D π a πε --------------------ln ( D ⁄ a )
µ- b ----- ln -2 π a 2 πε ------------------ln ( b ⁄ a )
µ h -----w ε w -----h

半导体集成电路考试题目及参考答案

半导体集成电路考试题目及参考答案

第一部分考试试题第0章绪论1.什么叫半导体集成电路?2.按照半导体集成电路的集成度来分,分为哪些类型,请同时写出它们对应的英文缩写?3.按照器件类型分,半导体集成电路分为哪几类?4.按电路功能或信号类型分,半导体集成电路分为哪几类?5.什么是特征尺寸?它对集成电路工艺有何影响?6.名词解释:集成度、wafer size、die size、摩尔定律?第1章集成电路的基本制造工艺1.四层三结的结构的双极型晶体管中隐埋层的作用?2.在制作晶体管的时候,衬底材料电阻率的选取对器件有何影响?。

3.简单叙述一下pn结隔离的NPN晶体管的光刻步骤?4.简述硅栅p阱CMOS的光刻步骤?5.以p阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些不足?6.以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些优缺点?并请提出改进方法。

7. 请画出NPN晶体管的版图,并且标注各层掺杂区域类型。

8.请画出CMOS反相器的版图,并标注各层掺杂类型和输入输出端子。

第2章集成电路中的晶体管及其寄生效应1.简述集成双极晶体管的有源寄生效应在其各工作区能否忽略?。

2.什么是集成双极晶体管的无源寄生效应?3. 什么是MOS晶体管的有源寄生效应?4. 什么是MOS晶体管的闩锁效应,其对晶体管有什么影响?5. 消除“Latch-up”效应的方法?6.如何解决MOS器件的场区寄生MOSFET效应?7. 如何解决MOS器件中的寄生双极晶体管效应?第3章集成电路中的无源元件1.双极性集成电路中最常用的电阻器和MOS集成电路中常用的电阻都有哪些?2.集成电路中常用的电容有哪些。

3. 为什么基区薄层电阻需要修正。

4. 为什么新的工艺中要用铜布线取代铝布线。

5. 运用基区扩散电阻,设计一个方块电阻200欧,阻值为1K的电阻,已知耗散功率为20W/c㎡,该电阻上的压降为5V,设计此电阻。

第4章TTL电路1.名词解释电压传输特性开门/关门电平逻辑摆幅过渡区宽度输入短路电流输入漏电流静态功耗瞬态延迟时间瞬态存储时间瞬态上升时间瞬态下降时间瞬时导通时间2. 分析四管标准TTL与非门(稳态时)各管的工作状态?3. 在四管标准与非门中,那个管子会对瞬态特性影响最大,并分析原因以及带来那些困难。

半导体集成电路课后答案

半导体集成电路课后答案

半导体集成电路课后答案《现代半导体集成电路》全面介绍了现代半导体集成电路的根底知识、分析与设计方法。

以下是由关于半导体集成电路的课后答案,希望大家喜欢!一,集成电路的根本制造工艺二,集成电路中的晶体管及其寄生效应三,集成电路中的无源元件四,晶体管-晶体管逻辑电路五,发射极耦合逻辑电路六,集成注入逻辑电路七,MOS反相器八,MOS根本逻辑单元九,MOS逻辑功能部件十,存储器十一,接口电路十二,模拟集成电路中的根本单元电路十三,集成运算放大器十四,MOS开关电容电路十五,集成稳压器十六,D/A,A/D变换器十七,集成电路设计概述十八,集成电路的正向设计十九,集成电路的芯片解剖二十,集成电路设计方法二十一,集成电路的可靠性和可测性设计简介二十二,集成电路的计算机辅助设计简介1 电路的关态-指电路的输出管处于截止工作状态时的电路状态,此时在输出端可得到 VO=VOH,电路输出高电平。

2 电路的开态-指电路的输出管处于饱和工作状态时的电路状态,此时在输出端可得到 VO=VOL,电路输出低电平。

3 电路的电压传输特性-指电路的输出电压VO随输入电压Vi变化而变化的性质或关系(可用曲线表示,与晶体管电压传输特性相似)。

4 输出高电平VOH-与非门电路输入端中至少一个接低电平时的输出电平。

5 输出低电平VOL-与非门电路输入端全部接高电平时的输出电平。

6 开门电平VIHmin-为保证输出为额定低电平时的最小输入高电平(VON)。

7 关门电平VILmax-为保证输出为额定高电平时的最大输入低电平(VOFF)。

8 逻辑摆幅VL-输出电平的最大变化区间,VL=VOH-VOL。

9 过渡区宽度VW-输出不确定区域(非静态区域)宽度,VW=VIHmin-VILmax。

10 低电平噪声容限VNML-输入低电平时,所容许的最大噪声电压。

其表达式为 VNML=VILmax-VILmin=VILmax- VOL(实用电路)。

11高电平噪声容限VNMH-输入高电平时,所容许的最大噪声电压。

集成电路中的有源与无源器件

集成电路中的有源与无源器件

硅片制造厂的分区概述
扩散 扩散区一般认为是进行高温工艺及薄膜淀积的区域,扩散区的主要 没备是高温扩散炉和湿法清洗设备。高温扩散炉可以在近1200℃的高温下 工作,并能完成多种工艺流程,包括氧化、扩散、淀积、退火以及合金。 湿法清洗设备是扩散区中的辅助工具。硅片在放人高温炉之前必须进行彻 底地清洗,以除去硅片表面的沾污以及自然氧化层。 光刻 使用黄色荧光管照明使得光刻区与芯片厂中的其他各个区明显不同。 光刻的目的是将电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上。光刻胶是一 种光敏的化学物质,它通过深紫外线曝光来印制掩膜版的图像。光刻胶只 对特定波长的光线敏感,例如深紫外线和白光,而对黄光不敏感。光刻区 位于硅片 厂的中心。因为硅片从硅片制造厂的所有其他区流入光刻区。由 于在光刻过程中缺陷和颗粒可能进入光刻胶层,沾污的控制 显得格外重要。 光刻掩膜版上的缺陷以及步进光刻机上的颗粒 能够复印到所有用这些设备 处理的硅片上 。
CMOS制作步骤
形成n阱的5个主要步骤:
(1)外延生长 硅片在到达扩散区之前已经有了一个薄的外延层。外延层与衬 外延生长 底有完全相同的晶格结构,只是纯度更高,晶格缺陷更少而已。外延层已经 进行了轻的p型杂质(硼)掺杂。 (2)原氧化生长 硅片漂洗、甩干之后放人高温(1000℃)炉中。工艺腔中通 原氧化生长 入氧气使之与硅发生反应,得到大约150Å的氧化层。这一氧化层主要有以下 作用:1)保护表面的外延层免受沾污,2)阻止了在注入过程中对硅片过度 损伤,3)作为氧化物屏蔽层,有助于控制注人过程中杂质的注人深度。 (3) 第一层掩膜,n阱注人 预处理硅片的上表面涂胶、甩胶、烘焙。传送装 第一层掩膜, 阱注人 置将经过涂胶处理的硅片每次一片地送入对准与曝光系统。光刻机将特定掩 膜的图形直接刻印在涂胶的硅片上。曝光后的硅片用显影液喷到硅片上时, 图形第一次显现出来。显影后的硅片再次烘焙,并在转人离子注入区前进行 检测。

集成电路试题库

集成电路试题库

集成电路试题库(总49页) -本页仅作为预览文档封面,使用时请删除本页-半导体集成电路典型试题绪论1、什么叫半导体集成电路?【答案:】通过一系列的加工工艺,将晶体管,二极管等有源器件和电阻,电容等无源元件,按一定电路互连。

集成在一块半导体基片上。

封装在一个外壳内,执行特定的电路或系统功能。

2、按照半导体集成电路的集成度来分,分为哪些类型,请同时写出它们对应的英文缩写【答案:】小规模集成电路(SSI),中规模集成电路(MSI),大规模集成电路(VSI),超大规模集成电路(VLSI),特大规模集成电路(ULSI),巨大规模集成电路(GSI)3、按照器件类型分,半导体集成电路分为哪几类?【答案:】双极型(BJT)集成电路,单极型(MOS)集成电路,Bi-CMOS型集成电路。

4、按电路功能或信号类型分,半导体集成电路分为哪几类?【答案:】数字集成电路,模拟集成电路,数模混合集成电路。

5、什么是特征尺寸它对集成电路工艺有何影响【答案:】集成电路中半导体器件的最小尺寸如MOSFET的最小沟道长度。

是衡量集成电路加工和设计水平的重要标志。

它的减小使得芯片集成度的直接提高。

6、名词解释:集成度、wafer size、die size、摩尔定律?【答案:】7、分析下面的电路,指出它完成的逻辑功能,说明它和一般动态组合逻辑电路的不同,分析它的工作原理。

【答案:】该电路可以完成NAND逻辑。

与一般动态组合逻辑电路相比,它增加了一个MOS管M kp,它可以解决一般动态组合逻辑电路存在的电荷分配的问题。

对于一般的动态组合逻辑电路,在评估阶段,A=“H” B=“L”, 电荷被OUT处和A处的电荷分配,整体的阈值下降,可能导致OUT的输出错误。

该电路增加了一个MOS管M kp,在预充电阶段,M kp导通,对C点充电到V dd。

在评估阶段,M kp截至,不影响电路的正常输出。

8、延迟时间【答案:】时钟沿与输出端之间的延迟第1章集成电路的基本制造工艺1、四层三结的结构的双极型晶体管中隐埋层的作用【答案:】减小集电极串联电阻,减小寄生PNP管的影响2、在制作晶体管的时候,衬底材料电阻率的选取对器件有何影响【答案:】电阻率过大将增大集电极串联电阻,扩大饱和压降,若过小耐压低,结电容增大,且外延时下推大3、简单叙述一下pn结隔离的NPN晶体管的光刻步骤【答案:】第一次光刻:N+隐埋层扩散孔光刻第二次光刻:P隔离扩散孔光刻第三次光刻:P型基区扩散孔光刻第四次光刻:N+发射区扩散孔光刻第五次光刻:引线孔光刻第六次光刻:反刻铝4、简述硅栅p阱CMOS的光刻步骤【答案:】P阱光刻,光刻有源区,光刻多晶硅,P+区光刻,N+区光刻,光刻接触孔,光刻铝线5、以p阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些不足【答案:】NPN晶体管电流增益小,集电极串联电阻大,NPN管的C极只能接固定电位6、以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些优缺点?并请提出改进方法【答案:】首先NPN具有较薄的基区,提高了其性能:N阱使得NPN管C极与衬底断开,可根据电路需要接任意电位。

常见的电子器件_无源和有源

常见的电子器件_无源和有源

无源与有源元件的区别今天看滤波器时候,看到有源与无源元件,不是很明白,网上查了一下,现整理如下:1).简单地讲就是需能(电)源的器件叫有源器件,无需能(电)源的器件就是无源器件。

有源器件一般用来信号放大、变换等,无源器件用来进行信号传输,或者通过方向性进行“信号放大”。

容、阻、感都是无源器件,IC、模块等都是有源器件。

(通俗的说就是需要电源才能显示其特性的就是有源元件,如三极管。

而不用电源就能显示其特性的就叫无源元件)2.)1. 无源器件的简单定义如果电子元器件工作时,其内部没有任何形式的电源,则这种器件叫做无源器件。

从电路性质上看,无源器件有两个基本特点:(1)自身或消耗电能,或把电能转变为不同形式的其他能量。

(2)只需输入信号,不需要外加电源就能正常工作。

2. 有源器件的基本定义如果电子元器件工作时,其内部有电源存在,则这种器件叫做有源器件。

从电路性质上看,有源器件有两个基本特点:(1)自身也消耗电能。

(2)除了输入信号外,还必须要有外加电源才可以正常工作。

由此可知,有源器件和无源器件对电路的工作条件要求、工作方式完全不同,这在电子技术的学习过程中必须十分注意。

一.常见的无源电子器件电子系统中的无源器件可以按照所担当的电路功能分为电路类器件、连接类器件。

1.电路类器件(1)二极管(diode)(2)电阻器(resistor)(3)电阻排(resistor network)(5)电感(inductor)(6)变压器(transformer)(7)继电器(relay)(8)按键(key)(9)蜂鸣器、喇叭(speaker)(10)开关(switch)2.连接类器件(1)连接器(connector)(2)插座(shoket)(3)连接电缆(line)(4)印刷电路板(pcb)二.常见的有源电子器件有源器件是电子电路的主要器件,从物理结构、电路功能和工程参数上,有源器件可以分为分立器件和集成电路两大类。

无源共振芯片原理

无源共振芯片原理

无源共振芯片原理无源共振芯片是一种能够产生共振频率的集成电路芯片,它在无源电路中起到了重要的作用。

无源共振芯片原理是指通过无源电路中的元器件的相互作用,使得电路在特定频率下产生共振现象。

本文将从无源电路的基本概念、共振现象的原理和无源共振芯片的应用等方面进行详细介绍。

1. 无源电路的基本概念无源电路是指不含有能量源的电路,仅由电阻、电容、电感等被动元件组成。

在无源电路中,电流和电压的变化是由元件的特性决定的,而无源元件本身不具备放大和产生能量的能力。

2. 共振现象的原理在无源电路中,当电容和电感元件的特性使得某一频率下电路的阻抗达到最小值,电流和电压的幅值达到最大值时,就出现了共振现象。

共振频率由电容和电感元件的参数决定,当电容和电感元件的参数合适时,电路就会产生共振现象。

3. 无源共振芯片的应用无源共振芯片通过在集成电路中集成了电容、电感等元件,实现了共振频率的调节和稳定。

它在无线通信、无线充电、传感器等领域有着广泛的应用。

3.1 无源共振芯片在无线通信中的应用无源共振芯片在无线通信领域中起到了重要的作用。

它可以作为射频滤波器,用于滤除无关频段的信号,保证通信质量。

同时,无源共振芯片还可以作为天线的阻抗匹配网络,提高天线的工作效果。

3.2 无源共振芯片在无线充电中的应用无源共振芯片在无线充电领域也有着广泛的应用。

它可以作为无线充电器的发射端和接收端的匹配网络,实现能量的高效传输。

无源共振芯片的引入可以提高无线充电的效率和稳定性。

3.3 无源共振芯片在传感器中的应用无源共振芯片在传感器领域中也得到了广泛的应用。

通过选择合适的电容和电感元件,可以实现传感器在特定频率下的最佳工作状态。

无源共振芯片的引入可以提高传感器的灵敏度和稳定性。

4. 无源共振芯片的优势和发展趋势无源共振芯片相比于传统的无源电路具有体积小、功耗低、性能稳定等优势。

随着集成电路技术的不断发展,无源共振芯片的集成度将进一步提高,性能将更加稳定可靠。

微电子器件基础知识单选题100道及答案解析

微电子器件基础知识单选题100道及答案解析

微电子器件基础知识单选题100道及答案解析1. 微电子器件的核心是()A. 晶体管B. 电容器C. 电阻器D. 电感器答案:A解析:晶体管是微电子器件的核心。

2. 以下哪种材料常用于半导体制造?()A. 铜B. 硅C. 铝D. 银答案:B解析:硅是常用于半导体制造的材料。

3. 半导体中的载流子主要包括()A. 电子和质子B. 电子和空穴C. 正离子和负离子D. 中子和电子答案:B解析:半导体中的载流子主要是电子和空穴。

4. PN 结的主要特性是()A. 单向导电性B. 双向导电性C. 电阻不变性D. 电容不变性答案:A解析:PN 结的主要特性是单向导电性。

5. 场效应管是()控制型器件。

A. 电流B. 电压C. 电阻D. 电容答案:B解析:场效应管是电压控制型器件。

6. 双极型晶体管是()控制型器件。

A. 电流B. 电压C. 电阻D. 电容答案:A解析:双极型晶体管是电流控制型器件。

7. 集成电路的集成度主要取决于()A. 芯片面积B. 晶体管数量C. 制造工艺D. 封装技术答案:B解析:集成电路的集成度主要取决于晶体管数量。

8. 以下哪种工艺常用于芯片制造?()A. 蚀刻B. 锻造C. 铸造D. 车削答案:A解析:蚀刻工艺常用于芯片制造。

9. 微电子器件的性能参数不包括()A. 电流放大倍数B. 输入电阻C. 输出电阻D. 重量答案:D解析:重量不是微电子器件的性能参数。

10. 增强型MOS 管的阈值电压()A. 大于0B. 小于0C. 等于0D. 不确定答案:A解析:增强型MOS 管的阈值电压大于0 。

11. 耗尽型MOS 管的阈值电压()A. 大于0B. 小于0C. 等于0D. 不确定答案:B解析:耗尽型MOS 管的阈值电压小于0 。

12. 半导体中的施主杂质提供()A. 电子B. 空穴C. 质子D. 中子答案:A解析:半导体中的施主杂质提供电子。

13. 半导体中的受主杂质提供()A. 电子B. 空穴C. 质子D. 中子答案:B解析:半导体中的受主杂质提供空穴。

ipd集成无源器件 集成电路 关系

ipd集成无源器件 集成电路 关系

IPD(Integrated Passive Devices)是一种集成了无源器件的集成电路。

它们通过在集成电路内部集成电感、电容和电阻等passives 组件,可以大幅度减小整个系统的尺寸、重量和成本。

IPD 在各种无线电和通信设备中得到广泛应用,包括智能无线终端、平板电脑、传感器、无线模块和射频前端等。

它们不仅能够提高系统性能,还能够增加设备的电池寿命。

1. IPD的工作原理IPD 是一种在集成电路内集成了 passives 组件的器件。

它们通常由多个金属层叠加在一起,通过特定的工艺步骤形成 passives 元件,例如电感、电容和电阻。

这些 passives 元件可以直接连接到集成电路中的active 元件,如功放、滤波器和天线等。

2. IPD与集成电路的关系IPD 是一种与集成电路(IC)相关的器件。

集成电路是一种通过将多个元器件集成在一块芯片上来完成特定功能的器件。

IPD 通过在集成电路内部集成 passives 元件,使得整个系统的尺寸变得更小、成本更低,同时性能更优越。

3. IPD的优势IPD 具有多种优势,使得它广泛应用于无线电和通信设备中。

IPD 可以大幅度减小系统的尺寸和重量,尤其对于高频射频应用来说,这一点非常重要。

IPD 的集成 passives 元件具有更低的损耗和更好的一致性,这可以提高整个系统的性能。

IPD 还可以减少设计的复杂度和PCB 的层数,从而降低整个系统的成本。

另外,IPD 还可以提供更高的集成度和更好的抗干扰能力,这在无线通信设备中尤为重要。

4. IPD与无线通信设备的关系IPD 在无线通信设备中得到广泛应用。

无线通信设备的发展对器件的功耗、尺寸和成本提出了更高的要求,而 IPD 可以很好地满足这些要求。

IPD 可以用于在无线终端射频前端模块中,减小天线匹配网络的尺寸,提高天线的效率,从而提高了无线终端的接收和发送性能。

在其他无线通信设备中,IPD 也被用于实现更小尺寸和更高性能的 RF 滤波器、功率放大器和混频器等。

模拟集成电路无源与有源电流镜

模拟集成电路无源与有源电流镜
有源电流镜用于实现快速响应和低噪声的自动增益控制电路。
无源与有源电流镜混合应用案例
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高速数据转换器
在高速数据转换器中,无源和有源电流镜可以结 合使用,以实现高带宽、低噪声和低功耗的性能。
音频和视频信号处理
在音频和视频信号处理电路中,无源和有源电流 镜可以协同工作,提供清晰、动态范围广的信号 输出。
03
有源电流镜
工作原理
复制源极电流
有源电流镜通过复制源极的电流,将 其传输到输出端,以实现电流的精确 复制和传输。
线性传输
有源电流镜在传输过程中保持电流的 线性关系,使得输出电流与源极电流 成正比,不受电压和温度变化的影响。
电压和电流放大
有源电流镜通常包含电压和电流放大 器,以调整和放大源极的电流,确保 在传输过程中保持电流的稳定性和精 度。
有源电流镜的优点包括高带宽和低功耗。然而,它们可能存 在误差和失调,并且在高精度应用中可能不够可靠。
05
实际应用案例
无源电流镜应用案例
电压基准源
无源电流镜可用于构建高精度的电压基准源,具 有低噪声、低温漂移和低功耗等优点。
运算放大器
无源电流镜作为运算放大器的输入级,能够提供 快速的响应速度和低噪声性能。
生物医学仪器
在生物医学仪器中,无源和有源电流镜的混合使 用可以实现高精度、低噪声的生理信号测量和放 大。
06
未来发展趋势与挑战
技术发展与挑战
技术创新
01
随着科技的不断进步,无源和有源电流镜技术也在不断发展,
面临着技术更新换代的挑战。
精度和稳定性
02
提高电流镜的精度和稳定性是无源和有源电流镜技术发展的重
医疗电子设备对于精度和稳定性要求极高,无源和有源电 流镜需要满足医疗设备的高标准要求,这也是一项巨大的 挑战。

实用电子元器件与电路基础

实用电子元器件与电路基础

实用电子元器件与电路基础
实用电子元器件与电路基础
1、电解电容:电解电容是一种电容,它由两个电极构成,用以存储电能并作为一
种无源电子元件,在电路中充当稳压器、滤波器、耦合器等功能。

2、小信号晶体管:小信号晶体管是指集成电路中的一类有源器件,用于放大、传
输和控制信号,在电路中可以用作放大器、放大器、缓冲器、改变信号的开关、运放、滤波器等等。

3、晶体管:晶体管是一种有源器件,用于将较小的电流信号放大为较大的电流信号,在电路中用于放大及运放等功能,是电子设备常用的电子元件之一。

4、三极管:三极管是一种由三个半导体构成的有源器件,在电路中可以放大小电
流信号,常用作自动控制、信号处理及开关控制设备中。

5、电位器:电位器是电子设备中的一种控制元件,它通过改变电流的正弦波形所
产生的调整量,用以改变晶体管的功率放大倍数或改变三极管的放大倍数。

6、继电器:继电器是一种电子元件,用于接收小电压信号,当设定的电压到达一
定值时,可以控制大电流信号进行转换。

它常用于开关控制、报警监控、安全保护等用途。

7、开关:开关是电子电路中的一类元件,可以通过控制电路的开启和关闭,从而
控制电源的供给。

它可以实现电路的快速建立和拆除,进而改变电器设备的工作性能。

8、绝缘体:绝缘体是电子电路中的一种元件,它的功能是为了将导电物体与非导
电物体之间相互隔离,以防止不同电路之间的电能损失、跳闸、短路等电气现象的发生。

9、变压器:变压器是一种带有磁芯的电器设备,它可以通过改变电路中的电压大
小来控制电流,它被广泛应用于电子电路中,通常用来将电压改变、稳压、抑制点、扩大功率或保护电路等。

半导体集成电路部分习题答案(朱正涌)

半导体集成电路部分习题答案(朱正涌)
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 ,其图形如图题2.2
所示。
提示:先求截锥体的高度
-
然后利用公式: ,
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?
若驱动mos管的脉冲频率为50khz电1110pf试求开关电容电路的等效电阻eff144图题144是一个mos开关电容等效电路写出电路等效电阻eff151图题151为某电路的过热保护电路为被保护管试以芯片为175时保护电路的状态来说明该电路的过热保护作用
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?
此电路实施反相器功能。
题9.4(b)中 和 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 , ; 从 , ,试画出图中,A,B,C,D和 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。
答:
14.4图题14.4是一个MOS开关电容等效电路,φ和 为两个同频反相的驱动脉冲信号。
(1)分析电路工作原理;
(2)写出电路等效电阻 的表达式。
答:
第15章集成稳压器
复习思考题
15.1图题15.1为某电路的过热保护电路, 为过热保护管, , 为被保护管,试

mos管有源电阻和无源器件

mos管有源电阻和无源器件
(S D ) R ( R口 R口 ) (
2
L L
) (
2
W W
)
2
• 在大多数情况下,由于L>>Δ L,所以上式可简化成:
(S D ) R ( R口 R口 ) (
2
W W
)
2
• 通常对于上式中第一项偏差,离子注入电阻比扩散电阻要小, 衬底硅电阻比多晶硅电阻要小(多晶硅材料晶粒结构变化增 加所致);第二项偏差,随着光刻技术特别是干法刻蚀即等 离子刻蚀技术的出现,该项偏差大大减小。
有源电阻
2 MOS管的栅极接固定偏置
• 根据MOS管的栅极所接的固定偏置的大小 不同,MOS管可工作于饱和区与三极管区。 • 在实际应用中,根据输出端不同,又可分 为漏输出与源输出两类工作方式。
有源电阻
1)漏输出,源极交流接地
• VGS是固定的,当MOS管的漏源电压大于栅极的过
驱动电压时,MOS管工作于饱和区,忽略沟道调制
无源器件
电阻 • 电阻是模拟电路的最基本的元件,在集成电路中
有多种设计和制造方法,并有无源电阻与有源电
阻之分。电阻的大小一般以方块数来表示,电阻
的绝对值为:
R R口 L W
• 式中R□为单位方块电阻值,L和W分别是指电阻 的长度与宽度。
无源器件
• 若假定这些参数是统计无关的,则电阻值的偏差可表示为:
• 考虑沟道调制效应时,交流电阻是一有限值, 但远大于在该工作点上的直流电阻,且其值 基本恒定。
有源电阻
1)忽略衬底偏置效应 • 首先根据饱和萨氏方程,可得到其电压与电 流特性: • 则有:
I D K N (V GS V th )
V V GS V DS V th
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– 与分立元件电路设计相反,集成电路中晶体管随手可得而且所占面积越 来越小,而无源元件却因占用面积较大,代价昂贵。并且由于要兼顾整 体性能,尤其是晶体管的性能,集成无源元件的品质常常差强人意,因 此无源元件的大量使用对集成显然是不利 – 随着工艺的发展,当晶体管性能已经获得大幅度的提高,无源元件逐步 成为电路集成的瓶颈时,改进工艺就显得有必要。例如 CMOS 工艺, 目前已经出现所谓的 RF CMOS 和混合信号 (Mixed-Signal) CMOS,它们 与传统 CMOS 工艺的最显著区别就在于提供了较高品质的无源元件
1 1, T0 0 1, T0 - = --------------------------------------------------------- = ----------R2(T) = R2,T0[1+TCR(T−T0)] 的比值 ------------,
R (T) R2 ( T )
R [ 1 + TRC ( T – T ) ] R 2, T0 [ 1 + TRC ( T – T 0 ) ]
• MOS 电阻
W 1 2 - ( V GS – V th ) V DS – --V 线性区 MOS 管的漏极电流为 I d = µ C OX ---,近 L 2 DS 1 - = ------------------------------------------------------------------------1 似于一个电阻 R DS = -------------------- ,其优 ∂I ⁄ ∂V DS µ C OX ( W ⁄ L ) ( V GS – V th – V DS ) 点是占用面积小,主要缺点是线性较差,温度系数较大
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• CMOS 工艺中的常见电阻材料 ( 数值仅供参考 )
Sheet Resistance Polysilicon Diffusion (silicide) Well 20-50 Ω/sq (non-silicide) 1-5 Ω/sq (silicide) 15-30 Ω/sq (N+) 40-200 Ω/sq (P+) 1-5 k Ω/sq (N-Well) Tolerance Absolute: ±10% Matching: 2% Absolute: ±2-10% Matching: 0.1-0.5% Absolute: ±30% Matching: ±5% Temperature Coefficient 500-1500 ppm/°C 500-1500 ppm/°C ~3000 ppm/°C
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电感概述
• 电感在电路中的应用
– – – – – – 阻抗转换 调谐负载 反馈 滤波 单双端转换 分布式放大器
• 集成电感的可能性
– 低频:L 大,集成不 现实,多用分立元件 – 高频:L 较小,片外分立元件的精确难以控制,而在芯片上占用的面积 相对较小 – 现代 IC 工艺中金属层不断增加电感质量有可能同步提高
– 单位边长电容 fF/µm – 二氧化硅 εr=3.9, 如果 tox=1µm, Cox=34.5(aF/µm2)
εr
tox
• CMOS 工艺中的电容
– 平板电容
» 金属层叠:通常两层金属之间的电容只有 30-40 aF/µm2 » Poly-Poly2:~ 0.9 fF/µm2 » MIM (Metal-Insulator-Metal): ~1 fF/µm2
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• 趋肤效应 (Skin Effect)
1 δ = ---------------π f µσ – f: 频率, µ: 磁导率, σ: 电导率 – 距离导体表面 ( 或底面 ) x 处的电流密度为 J = J 0 ⋅ e –x ⁄ δ (A/m2),如果导 体厚度为 t,宽度为 w,那么流过导体的总电流为 I =
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• 电阻的匹配
– 不匹配的原因主要是集成电路工艺中 的不一致性,例如掩模制作中的尺寸 和对齐误差,注入、扩散和蚀刻过程 中的不均匀性等引起的 – 叉指形 (Interdigitized, Fingered) 的结构 可以提高元件之间的匹配程度 – 中心对称 (Common-centeroid, symmetrical) 的结构具有更好的匹配特 性,但是走线比较复杂,并且可能引 起寄生量的失配 – 使用 Dummy Layout
R R 2, T0
从中可以得出什么结论?
1 dR - ⋅ -----– 电压系数 VCR = -R dV » R ( V ) = R V 0 ( 1 + VCR ⋅ V )
» N-well 电阻的电压系数大约为 200ppm/V

∆W ∆R ∆L ∆W ∆R - = ------ – ------- + ------------ ≈ – ------电阻相对误差 -----R L W R W –
(1)
∫0 ( J ⋅ w ) dx
t
=
∫0 ( J0 e –x ⁄ δ ⋅ w ) dx
t
= J 0 w δ ( 1 – e –t ⁄ δ )
所以导体的有效厚度为 t eff = δ( 1 – e –t ⁄ δ ) 其等效电阻为 l ρ l = ----------------------------------R = ---------– t ⁄ δ wt eff )σ w δ( 1 – e
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– 边缘电容 (Fringing)
» 有效地利用金属边缘 ( 横向 ) 的电容可以 极大地增加单位面积电容值 (10 倍以上 )
– PN 结电容 – 电容相对误差 ∆C ∆C ∆L ∆W δ( L + W ) -∝P ------- = ------ + ------- = --------------------- ,∴-----C A C L W LW
• S 型电阻的估算
– 每个方块电阻值为 R – 转角处的方块约为 0.5-.55 R – 接触孔所在方块电阻 ( 不含接触孔电阻 ) 约为 0.14 R ∴R ≈ ( 4 × 2 + 3 × 1 + 6 × 0.55 + 2 × 0.14 ) R = 14.58 R
Metal1
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• 集成电路中的 “层” (Layer)
– 可以认为集成电路是在一块基座上不同几何尺寸的不同材料的堆砌
» » » » 基座:衬底 (Substrate),机械支撑作用,构成元件的基本材料 半导体:不同掺杂浓度的半导体材料,主要用于形成有源器件 绝缘层:二氧化硅等,用作隔离和介质 连接层:金属、多晶硅,器件之间的连接;可构成电阻、电容、电感
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• 砷化镓工艺中的电阻
– 薄膜 (Thin Film) 电阻
» » » » » TaN 或 NiCr 合金 高精度 TCR < ±100ppm/°C 寄生效应小 R ~20-200Ω/square
– 砷化镓电阻
– 硅 (CMOS) 工艺中的物理层
» P 型或 N 型硅衬底,典型电阻率约 10Ω-cm,数百微米厚 » P 阱、 N 阱 (P-well, N-well),方块电阻 >1kΩ,制作晶体管的基础,阱与 阱之间,阱与衬底之间具有隔离作用 » P 型和 N 型扩散层 (P-diff, N-diff), MOS 管的源、漏极 » 多晶硅 (Poly) » 金属 (M1, M2, ...) » 接触孔和过孔 (Contacts and Vias)
• 集成无源元件的选择依据:成本 ( 占用面积小 )、品质因数、工作频率、 寄生参数、容差 (Tolerance)、匹配 (Matching)、稳定性 ( 温度系数 )、线 性度 ( 是否随电压变化 ) 等
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一些基本概念
R
distance
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电容
• 介电常数、电容、边缘 (Fringe) 电容
– 自由空间的介电常数 ε0=8.854×10−12 (F/m) – 单位面积电容
ε0 εr C = -------t ox
(fF/µm2)
《射频集成电路设计基础》 讲义
集成电路中的无源元件
引言 一些基本概念 电阻 电容 电感概述 螺旋电感值的计算 电感模型 影响 Q 值的因素 电感的其他集成方式 参考文献
东南大学射频与光电集成电路研究所 陈志恒 , Sep-23, 2002
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引言
• 衡量一种工艺是否适合于射频电路的集成不仅要看它能否提供高频性能 优良的晶体管,还要看它能否提供高品质的无源元件
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