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。

4. 两管与非门有哪些缺点，四管及五管与非门的结构相对于两管与非门在那些地方做了改善，并分析改善部分是如何工作的。四管和五管与非门对静态和动态有那些方面的改进。

5. 相对于五管与非门六管与非门的结构在那些部分作了改善，分析改进部分是如何工作的。

6. 画出四管和六管单元与非门传输特性曲线。并说明为什么有源泄放回路改善了传输特性的矩形性。

7. 四管与非门中，如果高电平过低，低电平过高，分析其原因，如与改善方法，请说出你的想法。

8. 为什么TTL 与非门不能直接并联？

9. OC 门在结构上作了什么改进，它为什么不会出现TTL 与非门并联的问题。

第5章MOS 反相器

1. 请给出NMOS 晶体管的阈值电压公式，并解释各项的物理含义及其对阈值大小的影响（即各项在不同情况下是提高阈值还是降低阈值）。

2. 什么是器件的亚阈值特性，对器件有什么影响？

3. MOS 晶体管的短沟道效应是指什么，其对晶体管有什么影响？

4. 请以PMOS 晶体管为例解释什么是衬偏效应，并解释其对PMOS 晶体管阈值电压和漏源电流的影响。

5. 什么是沟道长度调制效应，对器件有什么影响？

6. 为什么MOS 晶体管会存在饱和区和非饱和区之分（不考虑沟道调制效应）？

7.请画出晶体管的D DS I V 特性曲线，指出饱和区和非饱和区的工作条件及各自的电流方程

（忽略沟道长度调制效应和短沟道效应）。

8.给出E/R 反相器的电路结构，分析其工作原理及传输特性，并计算VTC 曲线上的临界电压值。

9.考虑下面的反相器设计问题：给定V DD =5V ，K N `=30uA/V 2 ，V T0=1V

设计一个V OL =的电阻负载反相器电路，并确定满足V OL 条件时的晶体管的宽长比(W/L)和负载电阻R L 的阻值。

10.考虑一个电阻负载反相器电路：V DD =5V ，K N `=20uA/V 2 ，V T0=，R L =200K Ω，W/L=2。计算VTC 曲线上的临界电压值（V OL 、V OH 、V IL 、V IH ）及电路的噪声容限，并评价该直流反相器的设计质量。

11.设计一个V OL =的电阻负载反相器，增强型驱动晶体管V T0=1V ， V DD =5V 1）求V IL 和V IH 2）求噪声容限V NML 和V NMH

12.采用MOSFET 作为nMOS 反相器的负载器件有哪些优点？

13.增强型负载nMOS 反相器有哪两种电路结构？简述其优缺点。

14.以饱和增强型负载反相器为例分析E/E 反相器的工作原理及传输特性。

15试比较将nMOS E /E 反相器的负载管改为耗尽型nMOSFET 后，传输特性有哪些改善？ 16.耗尽型负载nMOS 反相器相比于增强型负载nMOS 反相器有哪些好处？

17有一nMOS E /D 反相器，若V TE =2V ，V TD =-2V ，K NE /K ND =25，V DD =2V ，求此反相器的高、低输出逻辑电平是多少？

18.什么是CMOS 电路？简述CMOS 反相器的工作原理及特点。 19. 根据CMOS 反相器的传输特性曲线计算V IL 和V IH 。

20. 求解CMOS 反相器的逻辑阈值，并说明它与哪些因素有关？ 21. 为什么的PMOS 尺寸通常比NMOS 的尺寸大？ 22．考虑一个具有如下参数的CMOS 反相器电路： V DD = V TN = V TP = K N =200uA/V 2 K p =80uA/V 2 计算电路的噪声容限。

23. 采用工艺的CMOS 反相器，相关参数如下：V DD = NMOS ：V TN = μN C OX =60uA/V 2 (W/L)N =8 PMOS ：V TP = μp C OX =25uA/V 2 (W/L)P =12 求电路的噪声容限及逻辑阈值。 24．设计一个CMOS 反相器，

NMOS ：V TN = μN C OX =60uA/V 2 PMOS ：V TP = μP C OX =25uA/V 2 电源电压为，L N =L P = 1）求V M = 时的W N /W P 。

2）此CMOS 反相器制作工艺允许V TN 、V TP 的值在标称值有正负15%的变化，假定其他参数仍为标称值，求V M 的上下限。

25．举例说明什么是有比反相器和无比反相器。

26．以CMOS 反相器为例，说明什么是静态功耗和动态功耗。

27．在图中标注出上升时间t r 、下降时间t f 、导通延迟时间、截止延迟时间，给出延迟时

间t pd 的定义。若希望t r =t f ，求W N /W P 。

第6章 CMOS 静态逻辑门

V in

V out t

t