电子科技大学 高级微电子技术2015

高级微电子技术复习提纲

2015-9-29

请给出下列英文缩写的英文全文，并译出中文：CPLD、FPGA、GAL、LUT、IP、SoC BJT、HBT BiCMOS、VDMOS、IGBT、ESD、EEPROM Flash

1.。

CPLD: Complex Programmable Logic Device 复杂可编程逻辑器件

FPGA: Field－Programmable Gate Array 现场可编程门阵列

GAL: generic array logic 通用阵列逻辑

LUT: Look-Up-Table显示查找表

IP: intellectual property 知识产权

SOC: System on Chip 系统级芯片

BJT bipolar junction transistor

HBT heterojunction bipolar transistor 异质结双极晶体管

BiCMOS bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor双极-互补金属氧化物半导体

VDMOS vertical double-diffused MOSFET 垂直双扩散金属氧化物半导体结构

IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor 绝缘栅双极型晶体管

ESD Electro-Static discharge 静电阻抗器，静电保护

EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory电可擦可编程只读存储

器

FLASH Flash EEPROM Memory 闪存芯片

2.试述AGC BJT器件实现AGC特性的工作原理; 试说明为什么AGC BJT的工作频率范围受

限。

AGC 即自动增益控制（Automatic Gain Control）

AGC BJT器件实现AGC特性的工作原理：

当输入增加时，输出会同时增加，我们可利用双极型晶体管的大注入效应和大电流下的基区

扩展--kirk效应，衰减增益，使放大系数降低，则达到了稳定输出的目的。

工作频率范围受限原因：

1) 自动增益控制特性与频率特性是相矛盾，实现AGC需要基区展宽，而器件的工作频率与

基区宽度的平方成反比，要实现大范围的自动增益控制，要求宽基区，使得工作频率范围受

限。

2) 实现AGC要求基区大注入,基区掺杂浓度低时，易于发生大注入效应，而基区掺杂浓度动

愈低，器件高频噪声愈差，使得工作频率范围受限。

3.试给出AGC BJT和AGC双栅MOSFET的自动增益控制范围(db数)和频率范围.通常AGC

双极型晶体管工作在10—300MHz频率范围内。双栅MOSFET:硅栅：200MHz以内，钼栅：900MHz

以内。

4.为什么双栅MOSFET具有良好的超高频(UHF)特性？

1) 双栅MOS的端口

Gl靠近源极，对应的基区宽度短，加高频信号，称信号栅，可以实现超高频。

G2靠近漏极，对应的基区宽度较宽，有良好的AGC性能，加固定偏置或AGC电压，作增益控制栅。

2) 它通过第二个栅极G2交流接地, 可在第一个栅极G1和漏极D之间起到有效的

静电屏蔽作用, 从而使得栅极与漏极之间的反馈电容(是Miller电容)大大减小，则提高了频率。

5.试给出在IC中实现AGC功能的方法

A.利用控制放大器本身的参数改变增益

（1）改变发射极平均电流

（2）改变放大器的负载

（3）差分放大器增益控制电路

B．利用在放大器之间插入电控衰减器的增益控制电路

6.为什么硅栅、耐熔金属栅能实现源漏自对准，而铝栅不行？实现源漏自对准的目的是什么？

因为铝栅如果采取自对准，在后续的高温氧化过程中会变形；实现自对准的目的是减少栅与源漏之间的寄生电容。减小其中MOSFET的寄生电容，提高工作频率和速度。

7.试用“深掏滩，低垒堰”的思想说明“在IC中利用密勒效应来获得大电容”的发明的聪明之处。IC中利用密勒效应来获得大电容的目的是什么？

聪明之处：化不利为有利

IC中利用密勒电容效应获得大电容和可变电容：

①采用较小的电容即可获得较大的电容，可以在IC设计中避免大电容的制作，减小芯片

面积，这种技术在IC设计中具有重要的意义；

②通过控制电压或电流的放大倍数，可获得可控电容。

8.试举4个以上例子说明：在模拟IC或模拟电路中，电容通常所起的作用。

·在BJT共射放大电路的设计中，常在串联发射集电阻Re的同时并联大的旁路电容，从而在不影响电压放大倍数的情况下，提高输入电阻。

·振荡电路的设计中通过电阻和电容组成移相电路，使电路满足振荡的相位平衡条件。·在运算放大器的设计中利用电容和电阻组成求和，积分等运算电路。

·整流电路的设计中利用电容的充放电效应设计滤波整流电路，将交流电变换成直流

电。

9.为什么说“BJT的开启电压固定，MOS的开启电压难于精确控制”？

对于BJT，阈值电压VT是指输出电流CI等于某一定值CTI (如1mA) 时的beV值, 而BJT 的掺杂浓度，结面积等能导致CI发生明显变化的因素在器件做好以后几乎不变，对阈值电压的影响很小，所以BJT的阈值电压可控性好，开启电压固定。

MOS管由于金属-半导体功函数差ms和Si-SiO2系统中电荷Q的影响, 在Vgs = 0时半导体表面能带即已经发生了弯曲，需要外加一平带电压才能使表面附近的能带与体内拉平。由于在工艺制备中栅氧化层的电荷，Si-SiO2系统中电荷Qf等因素的影响，使得MOS管的阈值电压可控性不好，开启电压难于精确控制。

10.在相同工艺水平条件下，例如同为1um工艺，BJT与CMOS 相比较，BJT的工作频率更高, 其原因是什么？由此, 能否说明“少子器件不一定比多子器件慢”？

在1um工艺下，基区宽度较宽，对CMOS而言，寄生电容和栅电容较大，BJT与CMOS 相比较，BJT的工作频率更高。速度受迁移率的影响，BJT的体迁移率远大于MOSFET的表面迁移率，因此跨导更大，速度更快。不能，随着集成度的提高，CMOS工艺的晶体管速度已经快于BJT。

11.试说明ECL电路速度快，但功耗大的原因。

ECL(Emitter Coupled Logic)电路，即射极耦合逻辑电路，是第一种电流型逻辑电路，属于非饱和型电路。由于在正常的工作状态下，ECL电路中的晶体管是工作在线性区或截止区，ECL电路的逻辑摆幅较小（仅约0.8V），当电路从一种状态过渡到另一种状态时，对寄生电容的充放电时间减小，使得ECL电路的速度很快。

ECL单元门的开关管对是轮流导通的，对整个电路来说是没有截止状态的，所以ECL电路的