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微电子学概论3章ppt课件.ppt

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    • 微电子学概论第三章庄庆德 2019.8 第三章第三章 VLSI VLSI根底根底•3.1 IC (Integrated Circuit)概述•3.2 双极型集成电路根底•3.3 MOS集成电路根底 第三章第三章 VLSI VLSI根底根底•3.1 IC (Integrated Circuit)概述•集成度,特征尺寸,芯片(Chip),圆片(wafer)•功耗,延迟时间,可靠性•定义:在半导体或其他基板上制造含有多个器件的电路系统•构造,废品率 IC历史1947 晶体管发明 1952 IC想象1958 IC诞生1962 DTL,TTL,MOS1968 MOS存储器 1971 微处置器1978 64kRAM 10万Tr VLSI 1985 1M DRAM 225万Tr VLSI 目前 0.18微米,CMOS技术,1G(109 Tr) 3.2 双极集成根底3.2.1双极型集成电路中的晶体管Aln-Si ipEBCn+p p+p+n+n+隐埋层隔离区 平面图ECBBp型衬底隐埋层(n+)外延,生长n层隔离(P+)硼分散〔基区〕磷分散〔e,c)引线孔Al引线 双极型晶体管特性VceIce饱和线性截止 双极型晶体管特性共发射极电流增益 β 集电极-发射极反向饱和电流 Iceo 基极-发射极反向饱和电流 Ibeo 集电极-基极反饱和电流 Icbo集电极-发射极击穿电压 BVceo 特征频率 fT 最大耗散功率 Pmax RTL电路ABVoutVH=1V, VL=0.2V VH=1V, VL=0.2V 速度慢,逻辑摆幅小,抗干扰差速度慢,逻辑摆幅小,抗干扰差Vcc TTL电路多发射极输入VoutVH=1.4V, VL=0.2V, T1VH=1.4V, VL=0.2V, T1的抽取作用使截止速度提高的抽取作用使截止速度提高 在在T3T3并联达林顿,提高输出才干,成为并联达林顿,提高输出才干,成为5 5管构造管构造 T1 T2 T3 T4Vcc=5V 典型双极型门电路的特性比较门电路结构延时 (ns)功耗 (mW)逻辑摆幅(V)评价TTL普通10103一般STTL肖特基钳位抗饱和3203高速LSTTL肖特基、低功耗9.523低功耗ECL2250.8高速 金属栅,n沟道p-SiSGDn+n+3.3 MOS集成根底3.3.1 MOS集成电路中的晶体管 MOS晶体管SGDp-Sip型衬底源漏分散栅氧化引线孔Al引线 MOS晶体管特性VdsIds饱和线性截止 MOS晶体管特性跨导 gm 阈值电压 VT 源漏击穿电压 BVds 特征频率 fT 最大耗散功率 Pmax 根本MOS电路倒相器VoutVccVinVoutVccVin 2.5.2 MIS | 2.5.2 MISCMOS: 互补MOS发射 | Shoot基区渡越 | The 基 area 渡 is more3.3.3 CMOS集成电路NMOS与PMOSPMOSNMOSVS=0VS=0Vds=5Vds=-5VGVGVT=-1VVT=+1VVT<-1VVT>1V导通条件 2.5.2 MIS | 2.5.2 MIS发射 | Shoot基区渡越 | The 基 area 渡 is more3.3.3 CMOS集成电路CMOS开关〔传输门〕PMOSNMOSVS=0Vcc=+5VinVGONON任务条件Vin 高OFFOFFVin 低 2.5.2 MIS | 2.5.2 MIS3.3.3 CMOS集成电路CMOS反向器PMOSNMOSVinVo+5PMOSNMOS任务条件Vin高 OFF ON   低VoVin低 ON OFF   高Vin=2.5V ON ON   不确定 2.5.2 MIS | 2.5.2 MIS3.3.3 CMOS集成电路CMOS与非门PMOSNMOSA+5B 2.5.2 MIS | 2.5.2 MIS3.3.3 CMOS集成电路CMOS或非门PMOSNMOSA+VccB 2.5.2 MIS | 2.5.2 MIS3.3.3 CMOS集成电路CMOS IC特点:特点:大噪声容限大噪声容限: 输出高电平输出高电平=正电源正电源 输出低电平输出低电平=负电源负电源极低的静态功耗极低的静态功耗 CMOS集成电路构成p阱n_衬底底p+n+p+SSD G G n型衬底p阱分散p-MOS 源漏n-MOS源漏引线孔引线n-MOS p-MOS 输出 地Vcc 基区渡越 | The 基 area 渡 is more倒相器幅员图例:铝栅倒相器幅员图例:铝栅P+N+ 小结〔〔1〕双极型门电路:〕双极型门电路:TTL,ECL,STTL〔〔2〕双极型晶体管纵向构造,平面构造〕双极型晶体管纵向构造,平面构造〔〔3〕〕CMOS倒向器,传输门,与非门,或非门的倒向器,传输门,与非门,或非门的构造。

      构造〔〔4〕〕CMOS集成电路的优点集成电路的优点 习题〔〔1〕什么叫集成电路〕什么叫集成电路〔〔2〕什么叫双极型集成电路?〕什么叫双极型集成电路?〔〔3〕举出几种双极型数字电路,模拟电路的例子〕举出几种双极型数字电路,模拟电路的例子〔〔4〕双极型集成电路与〕双极型集成电路与MOS型集成电路比较,有型集成电路比较,有什么特点?〔速度、功耗、制造工艺、驱动才干〕什么特点?〔速度、功耗、制造工艺、驱动才干〕 。

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