数字集成电路课后习题1-4章作业解析
13页1、P1.1 先构建真值表,再依据真值表画出卡诺图。然后找到 1作为积之和,找到 0作为和 之积。 a. FCBACBACBACBA=+ A B C F 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Table 1 C AB 00 01 11 10 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 Table 2 可算得: ()()()FABACBCABACBC=+=+ b. FDCADCADACD CA=+ D AC 00 01 11 10 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 Table 3 可算得: ()()FDADAADAD=+=+ P1.3 a. FABBC=+ ABBCABBC=+=+ABCb. FABC= ABCABCABCABCABCABCABCABCABC ABC ABC ABC=+=+=P2.1 a) 零偏压阈值电压 VT0计算公式为 02B TFBF OXQVVC= 计算每个部分得到 NMOS阈值电压: 1710()1362 OX07 720 06111963 10ln0.026ln0.44 V
2、1.4 100.440.550.99 V43.5 10 F/cm1.6 10 F/cm3 103 10/0.188 V1.6 106 101.6 100.1.6 10i Fp AGCFpG gateOXB B OXOXOXnkT qNCQQC cmCQ C = = = = = = = =T006 VV0.99( 0.88)( 0.188)0.0600.018 V= = +计算 PMOS器件的阈值电压: 1710()7 720 0611196T03 10ln0.026ln0.44 V1.4 100.440.550.99 V3 103 10/0.188 V1.6 106 101.6 100.06 V1.6 10V0.99( 0.88)( 0.188)0.0600.138 VD Fn iGCFnG gateB B OXOXOXNkT qnQQC cmCQ C =+= += = += + += b) VT0的幅值将变大,也就是说阈值电压会变小(更负)。发生变化的是多晶硅栅的掺 杂,以上计算过程中唯一发生变化的是G。 新的阈值电压 VT0为 00.11 ( 0.88) ( 0.188) 0.06
3、1.24TVV= + += c) 调整阈值电压需要注入 QI: 60.40.0180.382(1.6 10 )(0.382)IOXIOXIQ CQVCQ=阈值注入量 NI满足: III IqNQQNq=对于(a)中的 NMOS 器件: 6 122 190.6 103.82 10/1.6 10I IQNions cmq= = =(P 型型) 对于(a)中的 PMOS 器件: 6 122 19(1.6 10 )(0.40.138)2.62 10/1.6 10I IQNions cmq= = =(N 型型) 对于(b)中的 PMOS 器件: 6 122 19(1.6 10 )(1.240.4)8.4 10/1.6 10I IQNions cmq= = =(P 型型) d) 从上面的计算可以看到,NMOS 用 N 型多晶硅栅和 PMOS 用 P 型多晶硅栅算得的阈值 电压比较小,在沟道区使用与衬底相同的离子掺杂即可调整到期望值(NMOS:P 型注 入;PMOS:N 型注入)。如果我们在 MOS 管的栅极中采用跟衬底相同类型的离子注 入,得到的阈值电压很大,偏离期望值很多,调整起来比较困难。另外
4、,源极和漏极 的制作过程采用自对准工艺,如果栅极的注入类型和源漏一致,一步即可完成离子注 入,简化了器件制作的工艺流程。 P2.4 指导方针:比较 VGS和 VT决定器件导通与否(此处的 VT可能涉及到体效应)。另 外,还要比较 VDS和 VDSAT来判断是在线性区还是饱和区。 a. 截止 00.200.2V0.4VGSGSTTGSTVVVVVVV=不在饱和区的判断依据: ()()( )() ( )()1.20.460.20.48V1.20.460.20.2VGSTC DSAT GSTCDSDSDSATVVE LVVVE LVVV=+=VT,DGVV 肯定工作在饱和区。对于长沟道器件,如果满足这个关系就工作在饱和区。而发生速度饱和的短沟道器件的 VDSAT比长沟道器件的要 小,如果电压偏置能使长沟道器件饱和,那么肯定能使速度饱和的短沟道器件 饱和。 P2.5 先计算GV 对应的XV最大值,如果这个值小于漏极电压 VD,那么,maxXXVV=,否则XDVV=。XV 最大值为GTVV ,由于体效应的存在,此处的 0TTVV。 ()()(),max00,max0,max,max,max222
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