cmos 模拟集成电路 ellen的讲义 Chapter06
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CMOS模拟集成电路CAD 讲义例1:估算参数的求取1.Kn 、Kp 的求取图1.1表1.1 思考题1.1:从表1.1中可以看出沟道调制效应系数λ是否为常数?为什么?.上试中:L=2u0.50.81.11.41.7NMOS (μA•V -2) 28.4 29.5 30.1 30.6 31.0 PMOS (μA•V -2) 9.710.5 11.2 12.0 12.8 22ox n(p)D on DS onn(p)n(p)μC W W I =V (1+λV )=K V 2L L VdsKn(p)ox n(p)DSn(p)μCK =(1+λV )22.λn、λp的求取图1.2图1.3图1.4 表1.2*比较上面求得的λn 、λp 与上学期所学教材中λ∝1/L 的差异。
MOSFET 的简化版图如图1.5所示,其中L1表示MOS 管源漏区接触孔与多晶硅之间的最小距离,L2表示接触孔的最小尺寸,L3表示接触孔与源漏区边缘间的最小距离。
寄生电容可按表1.3估算:图1.5表1.3 MOS 管寄生电容的计算公式MOSFET 的寄生电容C GSC GD C DB (C SB ) 饱和区C GSO W eff +0.67 C OX W eff L effC GDO W effWE C j +2(W+E) C jsw表1.3中E =L 1 + L 2 + L 3 , L 1、L 2、L 3 这些规则尺寸可以很容易在技术资料上找到(对于“懒惰”的工程师们而言,一个也许更高效的办法是从晶元厂提供的版图库中直接通过测量获得)。
一种保守的方法是取E=9um 来进行估算。
C GSO 、C GDO 分别为单位宽度的栅-源和栅-漏交叠电容,单位为F/m ;C jsw 为单位长度的源(漏)侧壁结电容,单位为F/m ;C j 为单位面积的源(漏)结电容,单位为F/m 2。
这些数据可从模型参数中直接获取。
我们采用的模型中的寄生电容参数如下: NMOS 的寄生电容V TH0= 0.5815607 C GSO = 2.7⨯10-10 C GDO = 2.7⨯10-10 Cj= 2.806451⨯10-4 Cjsw= 1.464911⨯10-10 PMOS 的寄生电容V TH0= -0.8058627 C GSO = 2.7⨯10-10 C GDO = 2.7⨯10-10 Cj= = 2.959698E-4 Cjsw= 1.464496⨯10-10L=2u L=3u L=4u 0.50.81.11.41.70.50.81.11.41.70.50.8 1.1 1.4 1.7 Routn (K Ω) 14.3 32.8 44.2 51.8 56.8 18.5 50.0 65.7 75.8 82.3 20.662.784.296.4103.9λn (V -1)0.19 0.08 0.060.05 0.04 0.15 0.05 0.04 0.036 0.033 0.097 0.044 0.033 0.028 0.026 Routp (K Ω) 20.6 33.0 32.2 31.1 30.0 20.2 38.3 38.0 36.9 35.9 19.5 43.643.742.841.8λp (V -1)0.40 0.23 0.220.21 0.20 0.390.19 0.180.178 0.173 0.390.164 0.156 0.152 0.149Vds λn(p)例2:单级CS放大器的设计已知:VDD=3V,I0=100μA,信号源内阻R S=2K要求:Av≥-26dB,输出摆幅≥2V一、参数估算1.据输出摆幅要求,分配NMOS管和PMOS管的V on。
模拟CMOS集成电路设计教材n模拟CMOS集成电路设计,毕查德.拉扎维著,陈贵灿等译,西安交通大学出版社参考资料n半导体集成电路,朱正涌,清华大学出版杜n CMOS模拟电路设计(英文),P.E.Allen,D.R.Holberg,电子工业出版社n模拟集成电路的分析与设计,P.R.Gray等著,高等教育出版社半导体集成电路发展历史n1947年BELL实验室发明了世界上第一个点接触式晶体管(Ge NPN)半导体集成电路发展历史n1948年BELL 实验室的肖克利发明结型晶体管n1956年肖克利、布拉顿和巴丁一起荣获诺贝尔物理学奖n50年代晶体管得到大发展(材料由Ge→Si)半导体集成电路发展历史n1958年TI公司基尔比发明第一块简单IC。
n在Ge晶片上集成了12个器件。
n基尔比也因此与赫伯特·克勒默和俄罗斯的泽罗斯·阿尔费罗夫一起荣获2000年度诺贝尔物理学奖。
半导体集成电路发展历史n19世纪60年代美国仙童公司的诺依斯开发出用于IC的平面工艺技术,从而推动了IC制造业的大发展。
半导体集成电路发展历史n60年代TTL、ECL出现并得到广泛应用n1966年MOS LSI发明(集成度高,功耗低)n70年代MOS LSI得到大发展(出现集成化微处理器,存储器)n80年代VLSI出现,使IC进入了崭新的阶段。
n90年代ASIC、ULSI和巨大规模集成GSI等代表更高技术水平的IC 不断涌现,并成为IC应用的主流产品。
n21世纪SOC、纳米器件与电路等领域的研究已展开n展望可望突破一些先前认为的IC发展极限,对集成电路IC的涵义也将有新的诠释。
集成电路用半导体工艺,或薄膜、厚膜工艺(或这些工艺的组合),把电路的有源器件、无源元件及互连布线以相互不可分离的状态制作在半导体或绝缘材料基片上,最后封装在一个管壳内,构成一个完整的、具有特定功能的电路、组件、子系统或系统。
模拟集成电路n1967年国际电工委员会(IEC)正式提出模拟集成电路的概念,它包括了除逻辑集成电路以外的所有半导体集成电路。