超大规模集成电路复习资料--.doc

1，电流分配： IE＝IB＋IC
IE－扩散运动形成的电流
IB－复合运动形成的电流
IC－漂移运动形成的电流

2，MOS管的工作原理

Vgs<Vtn, 晶体管截止
Vgs³Vtn，晶体管开启，设Vgs保持不变。
（1）当Vds=0时，S、D之间没有电流Ids=0。
（2）当Vds>0时，Ids由D流向S，Ids随Vds变化基本呈线性关系。
（3）当Vds>Vgs-Vtn时，由于沟道电阻Rc正比于沟道长度L，而Leff=L-DL变化不大，Rc基本不变，沟道上的电压降（Vgs-Vtn）基本保持不变。所以，Ids=(Vgs-Vtn)/Rc不变，即电流Ids基本保持不变，出现饱和现象。
（4）当Vds增大到一定极限时，由于电压过高，晶体管被雪崩击穿，电流急剧增加。

3，影响漏极电流Ids大小的因素

1）源、漏之间的距离；
（2）沟道宽度；
（3）开启电压VT；
（4）栅绝缘氧化层的厚度；
（5）栅绝缘层的介电常数；
（6）载流子（电子或空穴）的迁移率μ

4，
NMOS管：Vtn>0 增强型 Vtn<0 耗尽型
PMOS管：Vtp<0 增强型 Vtp>0 耗尽型
按负载元件：电阻负载、增强负载、耗尽负载和互补负载。
按负载元件和驱动元件之间的关系：有比反相器和无比反相器。

5， CMOS反相器由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成。通常P沟道管作为负载管，N沟道管作为输入管。
若输入vI为低电平(如0V)，则负载管导通，输入管截止，输出电压接近VDD。
若输入vI为高电平(如VDD)，则输入管导通，负载管截止，输出电压接近0V。

6，为了有良好的噪声容限，要求Vth=Vdd/2。

7，直流噪声容限：给定实际输出电压对逻辑电平设定值许可偏离的范围之后，允许实际输入电压对逻辑电平设计值的偏离区间。

ª
8，CMOS反相器有以下优点：
（1）传输特性理想，过渡区比较陡
（2）逻辑摆幅大：Voh=Vdd, Vol=0
（3）一般Vth位于电源Vdd的中点，即Vth=Vdd/2，因此噪声容限很大。
（4）只要在状态转换为b—e段时两管才同时导通，才有电流通过，因此功耗很小。
（5）速度快。上升时间tr：恒流充电
下降时间tf：单管放电
（6）CMOS反相器是利用p、n管交替通、断来获取输出高、低电压的，CMOS反相器是无比（Ratio-Less）电路。

9， 阈值电压
概念上讲, VT就是将栅极下面的Si表面从P型Si变为N型Si所必要的电压。

10，衬偏效应对阈值电压的影响：
当MOS反型层厚度达到最大时，外加衬底偏压栅压可以使场感应PN结的耗尽层厚度增大，空间电荷密度增加，即沟道内电荷减少，跨导降低，从而导致器件的阈值电压升高。

11，阈值电压影响因素
栅极导电材料
栅极绝缘材料
栅极绝缘材料厚度
通道掺杂浓度
衬偏效应

12， 沟道长度调制效应
MOS晶体管处于饱和区中，有效沟道电阻也就略有减小，从而使更多电子自源极漂移到夹断点，导致在耗尽区漂移电子增多,使Id增大，这种效应称为沟道长度调制效应。

13，这样高的输入阻抗，使MOS电路具有很可贵的特性：

当一个MOS管驱动后面的MOS电路时，由于后面不取电流，所以静态负载能力很强。
由于输入阻抗很高，使栅极漏电流很小。

14， 二阶效应出于两种原因：
1) 当器件尺寸缩小时，电源电压还得保持为5V，于是，平均电场强度增加了，引起了许多二次效应。
2) 当管子尺寸很小时，这些小管子的边缘相互靠在一起，产生了非理想电场，也严重地影响了它们的特性。

15， 迁移率是指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度。

16，一个反相器驱动与之相同的另一个反相器时所产生的延迟时间称为“本征延迟时间”。

17，CMOS电路的功耗主要由两部分组成：
1、静态功耗：由反向漏电流造成的功耗。
2、动态功耗：由CMOS开关的瞬态电流和负载电容的充放电造成的功耗。

18，静态功耗
组成部分：1.亚阈漏电流
2.栅极漏电流
3.源漏极反偏漏电流

动态功耗
组成部分：1.逻辑跳变引起的电容功耗；2.通路延迟引起的竞争冒险功耗；3.电路瞬间导通引起的短路功耗

19，闸流效应的控制
① 减小β值：增加横向PNP管的基极宽度，减小其电流放大倍数βpnp
②采用伪收集极：
③采用保护环

20，

21，NMOS传输高电平
n 输出电压：有阈值损失
n 工作在饱和区，但是电流不恒定
n 低效传输高电平(电平质量差，充电电流小)

22， NMOS传输低电平

n 输出电压：没有阈值损失
n 先工作在饱和区，后进入线形区
n 高效传输低电平
（电平质量好，充电电流大）

23，

24，
随机读写存储器优点：读写方便，使用灵活。
缺点：一旦断电，数据丢失。

25 SRAM和DRAM对比

• SRAM：工作速度快，掉电信息不消失，一经写入可多次读出，但集成度较低，功耗较大。
• SRAM一般用来作为计算机中的高速缓冲存储器(Cache)。 
• DRAM：集成度较高，功耗较低；缺点是保存在DRAM中的信息随着电容的漏电而会逐渐消失，一般信息保存时间为2ms左右。为了保存DRAM中的信息，必须每隔1～2ms对其刷新一次。因此，采用 DRAM的计算机必须配置动态刷新电路，防止信息丢失。
• DRAM一般用作计算机中的主存储器。

26，
焊盘输入输出单元（I/O　PAD） 功能：承担对外驱动、内外隔离、输入保护或其他接口功能。　

27，
为什么不直接从内部电路直接输出呢？
主要是驱动能力问题。利用链式结构可以大大地减小内部负荷。即内部电路驱动一个较小尺寸的反相器，这个反相器再驱动大的反相器，在同样的内部电路驱动能力下才能获得较大的外部驱动。

28，
采用反相器级联，且使反相器尺寸逐级增大；
通过设计适当的级数及比例，以使总延迟时间最小；

29
输入单元主要承担对内部电路的保护，一般认为外部信号的驱动能力足够大，输入单元不必具备再驱动功能。因此，输入单元的结构主要是输入保护电路。

30
静电放电（ESD
当存储在人体或机器上的电荷与芯片接触，与
栅上积累的静电荷发生静电感应而放电时，因产生
瞬时的过大电流，而导致芯片永久损坏的现象，称
为静电放电；
是MOS集成电路设计中必须考虑的一个可靠性
问题。

31，
双二极管保护电路
一般：这两个二极管可使输入MOS管的栅极电
压钳位到一定的电压范围：

32，第一块集成电路是哪年由谁发明的？
1958年， 在TI公司从事研究工作的Jack Kilby为首的研究小组

33， 请描述摩尔定律？

IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

34．什么是集成电路？

集成电路是指通过一系列工艺，在单片半导体材料上加工出许多元器件(有源、无源)，这些元器件按照一定要求连接起来，作为一个整体执行某一特定的功能

35，第一支晶体管哪年由谁发明的？

1947年；发明者： W. Schokley（肖克来） J. Bardeen（巴丁） W.Brattain（波拉坦