2016vlsi設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2 -器件與工藝

VLSI設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第2章MOS器件與工藝基礎(chǔ)1東南大學(xué)-國家ASIC中心東南大學(xué)單偉偉（2）上周課內(nèi)容回顧：集成電路發(fā)展史摩爾定律電子信息系統(tǒng)構(gòu)成VLSI設(shè)計(jì)流程本章概要：MOS晶體管基礎(chǔ)CMOS邏輯部件MOS集成電路工藝基礎(chǔ)版圖設(shè)計(jì)3東南大學(xué)-國家ASIC中心2.1MOS晶體管基礎(chǔ)MOS晶體管結(jié)構(gòu)及基本工作原理MOS晶體管的電流-電壓特性MOS晶體管的閾值電壓VT調(diào)到第8章介紹MOS晶體管主要電參量CMOS結(jié)構(gòu)4東南大學(xué)-國家ASIC中心本節(jié)課內(nèi)容MOS晶體管結(jié)構(gòu)MOS晶體管基本工作原理MOS晶體管的電流-電壓特性CMOS結(jié)構(gòu)5先回顧幾個(gè)概念導(dǎo)體、半導(dǎo)體載流子、多子、少子摻雜、N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體PN結(jié)MOSFET：Metal-Oxide-SiliconFieldEffectTransistor6東南大學(xué)-國家ASIC中心72.1.1MOS晶體管結(jié)構(gòu)2.1.1MOS晶體管結(jié)構(gòu)及基本工作原理NMOSPMOS8東南大學(xué)-國家ASIC中心2.1.1MOS晶體管結(jié)構(gòu)9東南大學(xué)-國家ASIC中心思考題：怎么樣才能讓MOS管工作？兩個(gè)N+區(qū)哪個(gè)是源端，哪個(gè)是漏端？2.1.1MOS晶體管的基本工作原理DSV+-工作條件：VDS很小時(shí)如果不是很小怎么樣？VTN:閾值電壓10東南大學(xué)-國家ASIC中心DSV+-DSV+-DSV+-VDS增大溝道夾斷（臨界飽和）VDS=VGS-VTNVGD=VTN····11東南大學(xué)-國家ASIC中心VDS+-VGS-VTN

VDS-VGS-VTN

D’=VD’SVGD’=VTNVDS中大于臨界飽和電壓值的部分臨界飽和為什么保持臨界飽和時(shí)的值?12東南大學(xué)-國家ASIC中心思考：溝道夾斷后電流變成什么樣？東南大學(xué)-國家ASIC中心13二級效應(yīng)修正：溝道長度調(diào)制效應(yīng)2.1.3MOS晶體管的電流-電壓特性非飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)14東南大學(xué)-國家ASIC中心思考題：寫出NMOS管的I-V表達(dá)式2.1.3MOS晶體管的電流-電壓特性非飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)15東南大學(xué)-國家ASIC中心MOS管的轉(zhuǎn)移特性（IDS~VGS

柵漏連接）非飽和區(qū)飽和區(qū)截止區(qū)導(dǎo)通后，飽和區(qū)or線性區(qū)工作？16東南大學(xué)-國家ASIC中心MOS晶體管的電學(xué)本質(zhì)：電壓控制電流源17東南大學(xué)-國家ASIC中心LW反映材料特性和幾何形狀決定的電阻反映由工作點(diǎn)決定的電阻反映柵電壓對電阻的控制能力PMOS18東南大學(xué)-國家ASIC中心PMOS晶體管思考：要使PMOS導(dǎo)通，應(yīng)加何種電壓？I-V曲線是什么樣的？19東南大學(xué)-國家ASIC中心PMOS晶體管作業(yè)2：分析PMOS的三個(gè)狀態(tài)的工作條件，寫出其I-V表達(dá)式耗盡型NMOS增強(qiáng)型NMOS怎樣實(shí)現(xiàn)耗盡呢：在襯底表面離子注入與襯底摻雜類型相反的雜質(zhì)，這里是注入N型雜質(zhì)耗盡型器件：0柵源電壓下就存在導(dǎo)電溝道20東南大學(xué)-國家ASIC中心兩類MOS晶體管-耗盡型和增強(qiáng)型耗盡型NMOS增強(qiáng)型NMOS21東南大學(xué)-國家ASIC中心2.1.4MOS器件的頻率特性

定義：源漏交流接地，器件的小信號增益下降為1的時(shí)候。當(dāng)對柵極輸入電容CGC的充放電電流和漏源交流電流的數(shù)值相等時(shí)，所對應(yīng)的工作頻率為MOS器件的最高工作頻率。所以所以

最高工作頻率與MOS器件的溝道長度的平方成反比，減小溝道長度L可有效地提高工作頻率。

反映載流子