第第45頁電科《集成電路原理》期末考試試卷一、填空題1.〔1分〕 年，第一次觀測到了具有放大作用的晶體管。2 ． 〔 2 分 〕 摩 爾 定 律 指 。3. 集 成 電 路 按 工 作 原 理 來 分 可 分為 、 、 。分光刻的工藝過程有底膜處理涂膠前烘、 、 、 、 去膠。四種根本類型。

MOSFET 可 以 分5.〔4分5.〔4分〕為、6.〔3分〕影響MOSFET閾值電壓的因素有： 以及 。分在CMOS反相器中分別作為PMOS和NMOS的 和 ； 作in out為PMOS的源極和體端， 作為NMOS的源極和體端。8〔2分〕CMOS規(guī)律電路的功耗可以分為 和 。9.〔3分〕以下圖的傳輸門陣列中VDD

5V,各管的閾值電壓VT

初始電壓為0假設(shè)不考慮襯偏效應(yīng)則各輸出節(jié)點的輸出電壓Y= VY= V，1 2Y V。3VDDY1Y2Y310.〔6分〕寫出以下電路輸出信號的規(guī)律表達(dá)式：Y= ；Y= ；1 2CDDBADCDDBADCDBAABY2VDDMP1MP2V1V2Y3AM1CBM2M3M4MN2MN13〔12〕1〔6〕CMOSYABDCDMOS2.〔6〕用動態(tài)電路級聯(lián)實現(xiàn)規(guī)律功能YABC,畫出其相應(yīng)的電路圖?！?20〕nCMOSn場區(qū)氧化的作用是什么，承受LOCOS工藝有什么缺點，更好的隔離方法是什么？簡述靜態(tài)CMOS電路的優(yōu)點。簡述動態(tài)電路的優(yōu)點和存在的問題。〔381.〔12分考慮標(biāo)準(zhǔn)0.13m CMOS工藝下NMOS管寬長比為W/L=0.26m/0.13m，tox

2.6nmn

220cm2/Vs，閾值電壓VT

=0.3V,計算V 1.0VVGS

0.3V0.9VID

o

ox

3.9。22〔12分〕如下圖，M1和M2兩管串聯(lián)，且V V V V，請問：B G T A假設(shè)都是NMOS，它們各工作在什么狀態(tài)?假設(shè)都是PMOS，它們各工作在什么狀態(tài)?3)證明兩管串聯(lián)的等效導(dǎo)電因子是K KK /(KK)。eff1 2123〔14〕CMOS10fF上升時間和下降時間都不能大于40ps，并要求最大噪聲容限不小于0.55V。針對0.13mVTN

0.30V,VTP

n

220cm2/Vs，p

76cm2/Vs，t 2.6nm，ox

ox

DD

6〔共30分〕11分194722分〕集成電路中的晶體管數(shù)目〔也就是集成度〕大約每18個月翻一番33分〕數(shù)字集成電路，模擬集成電路，數(shù)?；旌霞呻娐?4分〕曝光，顯影，堅膜，刻蝕54分〕增加型NMO，耗盡型NMO，增加型PMO，耗盡型PMOS63分〕柵電極材料，柵氧化層的質(zhì)量和厚度，襯底摻雜濃度72分〕VDGND82分〕動態(tài)功耗，靜態(tài)功耗93分4，，216分〕(AB)CD，ABAB，ABC〔12〕16分〕 6分〕VDDBVDDBDCYACBDVDDABCY3〔520〕答：nCMOS1.預(yù)備硅片材料；2.n3.場區(qū)隔離；4.形成多n阱的作用：作為PMOSPMOS管做在n答：場區(qū)氧化的作用：隔離MOS晶體管。LOCOS工藝的缺點：會形成鳥嘴，使有源區(qū)面積比幅員設(shè)計的小。更好的隔離方法：淺槽隔離技術(shù)。答：1.是一無比電路,具有最大的規(guī)律擺幅；2.在低電平狀態(tài)不存在直流導(dǎo)通電流；靜態(tài)功耗低；4.直流噪聲容限大；5.承受對稱設(shè)計獲得最正確性能。答：動態(tài)電路的優(yōu)點：1.削減了MOS管數(shù)目，有利于減小面積；減小了電容，有利于提高速度；保持了無比電路的特點。動態(tài)電路存在的問題：1.靠電荷存儲效應(yīng)保存信息，影響電路的牢靠性；存在電荷共享、級聯(lián)、電荷泄漏等問題；需要時鐘信號掌握，增加設(shè)計簡單性。〔38〕1〔12分〕解：計算MOSFET導(dǎo)電因子：W

3.98.851014 0.26C (

0ox( )220 584.1(AV2) 4分n ox L

n t L 2.6107ox

0.13當(dāng)V 1.0V(>VGS

=0.3V)、VDS

0.3V(<V VGS

0.7V)時，NMOS管處于線性區(qū)，線性區(qū)電流為：1I [(V V)V V2

96.3765(A) 4D GS

T

2 DS當(dāng)V 1.0V(>VGS

=0.3V)、VDS

0.9V(>V VGS

0.7V)時，NMOS管處于飽和區(qū)，飽和區(qū)電流為：I (VD 2 GS

V)2143.1045(A) 4T212分〕解： 設(shè)中間節(jié)點為C。分析知當(dāng)電壓滿足VB<VG-VT<VA時，在電路到達(dá)穩(wěn)態(tài)之后，M1和M2都導(dǎo)通。于是對M1而言，有V

0，即Vc<V

-V。GS T又V -V

G TV

M1G T

DS GS TM2而言，有V VGS T

V ，故M2工作于線性區(qū)。 3分DS依據(jù)NMOSFET和PMOSFETPMOSFETM1工作于線性區(qū)，M2工作于飽和區(qū)。 3分 NMOSFETNMOS管等效為一個NMOS管后，依VB<VG-VT<VA知該等效管應(yīng)工作于飽和區(qū)。故對M1、M2和等Meff有：ID1I

K(V1 GK[(V

V V)2T CV V)2

V V

)2]D2 2 G T

G T CI K (V V V)2Deff eff G T BI I I

1 1 1則有D1K1

K2

DeffKeff

由I ＝ID1

＝I Deff

K K 1 2

eff即Keff=K1K2/(K1+K2) 6分314分〕解：先考慮瞬態(tài)特性要求：t t

t

P0.1

1

1.92 P

N0.1

1

1.92Nr由

r (1)2PCL

2(1) P

f

f (1)2NCL

2(1)N

0.1

(4PDD NDDr KV PDD NDD V TP

0.28

0.233

V 0.3 TN

0.25P V 1.2 N V 1.2DD DD得K 4.0810A/V,K 4.2210A/V(2分) 1W

1W K ( )C

( ) 0OXP 2 LP P而

2 LP P

OX (2K

1W( )C

1W ( )

0OXN 2 LN nOX 2 LN n tOXW( )代入相關(guān)參數(shù)可得LW( )LV V 1K1VV1K由

8.09,即2.89

W1.052mPW0.3