集成电路中的有源及无源器件

1. 集成电路是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管、MOS管等有源器件和阻、电容、电感等无源器件，按一定电路互连，“集成”在一块半导体晶片（硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，执行特定电路或系统功能的一种器件。

2.集成电路的规模大小是以它所包含的晶体管数目或等效的逻辑门数目来衡量。

等效逻辑门通常是指两输入与非门，对于CMOS集成电路来说，一个两输入与非门由四个晶体管组成，因此一个CMOS电路的晶体管数除以四，就可以得到该电路的等效逻辑门的数目，以此确定一个集成电路的集成度。

3.摩尔定律”其主要内容如下：集成电路的集成度每18个月翻一番/每三年翻两番。

摩尔分析了集成电路迅速发展的原因，他指出集成度的提高主要是三方面的贡献:（1）特征尺寸不断缩小，大约每3年缩小 1.41倍；（2）芯片面积不断增大，大约每3年增大 1.5倍；（3）器件和电路结构的改进。

4.反标注是指将版图参数提取得到的分布电阻和分布电容迭加到相对应节点的参数上去，实际上是修改了对应节点的参数值。

5.CMOS反相器的直流噪声容限:为了反映逻辑电路的抗干扰能力，引入了直流噪声容限作为电路性能参数。

直流噪声容限反映了电流能承受的实际输入电平与理想逻辑电平的偏离范围。

6. 根据实际工作确定所允许的最低输出高电平，它所对应的输入电平定义为关门电平；给定允许的最高输出低电平，它所对应的输入电平为开门电平7. 单位增益点.在增益为0和增益很大的输入电平的区域之间必然存在单位增益点，即dVout/dVin=1的点8. “闩锁”现象在正常工作状态下，PNPN四层结构之间的电压不会超过Vtg，因此它处于截止状态。

但在一定的外界因素触发下，例如由电源或输出端引入一个大的脉冲干扰，或受r射线的瞬态辐照，使PNPN四层结构之间的电压瞬间超过Vtg，这时，该寄生结构中就会出现很大的导通电流。

只要外部信号源或者Vdd和Vss能够提供大于维持电流Ih的输出，即使外界干扰信号已经消失，在PNPN四层结构之间的导通电流仍然会维持，这就是所谓的“闩锁”现象9. 延迟时间：T pdo ——晶体管本征延迟时间；UL ——最大逻辑摆幅，即最大电源电压；Cg ——扇出栅电容(负载电容)；Cw ——内连线电容；Ip ——晶体管峰值电流。

列举集成电路中常用的无源器件和有源器件
哎呀，各位朋友，今儿咱来摆摆龙门阵，说说集成电路里头那些个常用的无源器件和有源器件。

咱们就用四川话、贵州话、陕西话和北京话，混搭着来，看看能不能把这事儿说清楚。

咱先从无源器件开始说。

这无源器件啊，就像咱们贵州的酸菜鱼，虽然看着平淡无奇，但没了它，那味道就少了点啥。

就像电阻，它就像那酸菜，虽然不起眼，但电路里头少了它，那电路就转不动了。

电容呢，就像那鱼，存得住电，放得出来，才能让电路运行得更稳当。

电感则是那汤底，虽然看不见摸不着，但没了它，那味道就少了点醇厚。

再说说有源器件。

有源器件啊，就像咱们陕西的油泼面，有了油、面、调料，那味道才叫一个香。

二极管就像那辣椒，虽然有点辣，但正是这点辣，让电路有了方向性。

三极管就像那面条，能放大电流，让电路更加强劲。

而集成电路里的那些个放大器、振荡器，就像那油泼面的调料，让电路的功能更加丰富多样。

咱再说说北京话儿。

无源器件和有源器件，这就好比咱老北京的炸酱面，那炸酱就是有源器件，给面条儿添味儿；面条儿就是无源器件，承载着炸酱的味道。

少了炸酱，面条儿就没那么有味儿了；少了面条儿，那炸酱也没地儿去了。

所以说啊，这无源器件和有源器件，在集成电路里头，那就是一个都不能少。

哎呀，今儿咱这混搭方言说了这么多，也不知大家听明白了没。

总之啊，集成电路里头这些个无源器件和有源器件，都是各有各的用处，少了哪个都不行。

咱们得好好了解它们，才能让电路运行得更稳当、更顺畅。

有源器件的名词解释在现代电子学中，有源器件是指能够将能量供应给电路的器件，主要包括晶体管以及一些集成电路。

与之相对的是无源器件，无源器件没有内置能源，主要是指电阻、电容和电感等元件。

一、晶体管（transistor）晶体管是一种半导体器件，是现代电子学的重要组成部分。

它是由三层或两层PN结构组成的。

根据结构的不同，晶体管主要分为普通晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）两种。

1.1 普通晶体管（BJT）BJT有三个电极，即基极、发射极和集电极。

它主要通过控制电流或电压并放大信号。

普通晶体管有两种类型：NPN型和PNP型，它们之间的区别在于掺杂的材料不同。

NPN型中，N区（负掺杂）夹在两个P区（正掺杂）之间，而PNP型中，P区夹在两个N区之间。

普通晶体管的工作原理是：当一个小电流通过基极-发射极之间的结时，它控制着从集电极流出的大电流。

这种特性使得晶体管非常适合用来放大信号。

1.2 场效应晶体管（FET）FET是一种控制型的半导体器件，它由一个输出电流的源极，一个输入电流的栅极和一个载流子的漏极组成。

与普通晶体管不同的是，在FET中没有正负极之分。

FET的工作原理是通过调节栅极电压来控制漏极电流。

当栅极电压变化时，电场的强度也随之变化，从而改变了漏极电流。

因此，FET相比于普通晶体管在一些特殊的应用中具有更好的性能，比如低噪音放大器。

二、集成电路（IC）集成电路是一种将许多电子元件和器件集成在一个单一的芯片上的电子元器件。

它通过在硅片上制造电路，并将各个元件互连在一起，实现各种功能。

2.1 数字集成电路（Digital Integrated Circuit）数字集成电路主要由数字逻辑门电路构成。

它们主要用于处理和操作数字信号，如计算机和数字通信中的处理器、存储器和接口等。

2.2 模拟集成电路（Analog Integrated Circuit）模拟集成电路主要是用来处理和操作连续信号，比如声音、图像和电压等。

目录：一、有源和无源1、描述2、电路实例二、附录1、干接点与湿接点2、硬接点与软接点---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------一、有源和无源1、描述所谓有源就是指内部含有需要电源才能实现预期功能的元器件（或电路）；所谓无源就是不需要电源供电,自身就有相应功能的元器件（或电路）。

举几个例子：电阻、电容、电感都是无源器件,他们具备的功能（阻值、容值、电感值）是自带的特性,不需要电源就可以拥有。

三极管、集成电路都是有源器件,他们功能必须在供电情况下才可以存在,如果一块芯片,不供电,就无法发挥其固有的功能。

还有蜂鸣器,可以分成有源和无源两种,这个比较特殊.所谓有源蜂鸣器就是指内部含有一套谐振电路,在外部供电的情况下,蜂鸣器才能具备正常的发声功能.而无源蜂鸣器是没有这套电路的,只是两块压电陶瓷片,陶瓷片本身的功能不需要电源就可以具备,但要发声还必须外加电路并正常供电才有。

-----------------------------------------------------------2、电路实例--------------------------------有源Q型显示器说明：继电器有源输出无源Q型显示器说明：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------二、附录1、干接点与湿接点干接点的定义：无源开关；具有闭合和断开的2种状态；2个接点之间没有极性，可以互换。

常见的干接点信号有：1）各种开关如：限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等2）各种按键3）各种传感器的输出，如：环境动力监控中的传感器：水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器4）继电器、干簧管的输出湿接点的定义是：有源开关；具有有电和无电的2种状态；2个接点之间有极性，不能反接。

无源与有源元件的区别今天看滤波器时候，看到有源与无源元件，不是很明白，网上查了一下，现整理如下：1）.简单地讲就是需能（电）源的器件叫有源器件，无需能（电）源的器件就是无源器件。

有源器件一般用来信号放大、变换等，无源器件用来进行信号传输，或者通过方向性进行“信号放大”。

容、阻、感都是无源器件，IC、模块等都是有源器件。

（通俗的说就是需要电源才能显示其特性的就是有源元件，如三极管。

而不用电源就能显示其特性的就叫无源元件）2.）1. 无源器件的简单定义如果电子元器件工作时，其内部没有任何形式的电源，则这种器件叫做无源器件。

从电路性质上看，无源器件有两个基本特点：（1）自身或消耗电能，或把电能转变为不同形式的其他能量。

（2）只需输入信号，不需要外加电源就能正常工作。

2. 有源器件的基本定义如果电子元器件工作时，其内部有电源存在，则这种器件叫做有源器件。

从电路性质上看，有源器件有两个基本特点：（1）自身也消耗电能。

（2）除了输入信号外，还必须要有外加电源才可以正常工作。

由此可知，有源器件和无源器件对电路的工作条件要求、工作方式完全不同，这在电子技术的学习过程中必须十分注意。

一．常见的无源电子器件电子系统中的无源器件可以按照所担当的电路功能分为电路类器件、连接类器件。

1．电路类器件（1）二极管（diode）（2）电阻器（resistor）（3）电阻排（resistor network）（5）电感（inductor）（6）变压器（transformer）（7）继电器（relay）（8）按键（key）（9）蜂鸣器、喇叭（speaker）（10）开关（switch）2．连接类器件（1）连接器（connector）（2）插座（shoket）（3）连接电缆（line）（4）印刷电路板（pcb）二．常见的有源电子器件有源器件是电子电路的主要器件，从物理结构、电路功能和工程参数上，有源器件可以分为分立器件和集成电路两大类。

集成电路复习⼀填空题：（⼀⽹上）1.在集成电路设计中，常⽤的电路仿真软件有___SPICE__________________ 、_____SPECTRE_________2.在模拟集成电路中MOS晶体管是四端器件即：_源极______、__栅极______、___漏极____、_衬底_____.3.MSO管的主要⼏何参数：沟道长度、_沟道宽度_、__栅氧化成厚度________________。

4.饱和区MOS管的直流导通电阻表达式是：________________________________________1，描述集成电路⼯艺技术⽔平的五个技术指标为：集成度、特征尺⼨芯⽚⾯积、晶⽚直径以及封装。

2．在衬底（或其外延）上制作晶体管的区域称为有源区区；⼀种很厚的氧化层，位于芯⽚上不做晶体管、电极接触的区域，称为场区。

3．摩尔定律是：?集成电路的集成度，即芯⽚上晶体管的数⽬，每隔18个⽉增加⼀倍或每3年翻两番。

4．IC设计单位不拥有⽣产线，称为⽆⽣产线，IC制造单位致⼒于⼯艺实现，没有IC设计实体，称为代⼯。

6．根据阈值电压不同，常把MOS器件分成增强型和耗尽型两种。

7．IC⼯艺中的“制版”就是要产⽣⼀套分层的版图掩模，为将来进⾏图形转换，即将设计的版图转移到晶圆上去做准备。

8．薄层电阻⼜称⽅块电阻，其定义为正⽅形的半导体薄层，在电流⽅向所呈现的电阻，常⽤欧姆每⽅表⽰。

其值直接反映的是扩散薄层的杂质总量的多少。

9．半导体集成电路薄膜制备的主要⼯艺有：外延、氧化、蒸发、淀积。

10．在单位电场强度作⽤下，载流⼦的平均漂移速度称为载流⼦的迁移率[cm2/V?S]，它反映了载流⼦在半导体内作定向运动的难易程度，其值的⼤⼩直接影响器件的⼯作速度。

11.CMOS 逻辑电路中NMOS 管是（增强）型，PMOS 管是（增强）型；NMOS 管的体端接（地），PMOS 管的体端接（VDD ）。

12.CMOS 逻辑电路的功耗由3 部分组成，分别是（动态功耗（开关过程中的短路功耗）和（静态功耗）；增⼤器件的阈值电压有利于减⼩（短路功耗和静态）功耗。

有源器件、无源器件、分立器件、集成电路的异同有源器件、无源器件、分立器件和集成电路是电子器件的四种基本类型，它们在电子领域中具有不同的作用和特点。

在本文中，将对这四种器件的异同进行全面评估，帮助读者更深入地理解它们的内涵和应用。

1. 有源器件有源器件是指需要外部能量源供给的电子器件，例如晶体管和集成电路中的放大器。

有源器件能够在不同的电路中扮演调节信号的角色，从而实现信号放大、调制、解调、幅度限制等功能。

有源器件是电子电路中不可或缺的组成部分，它们对信号的处理起着至关重要的作用。

2. 无源器件相比有源器件，无源器件指的是不需要外部能量源供给的器件，例如二极管和电阻。

无源器件在电路中主要用于对信号的传输和调节，如电流限制和电压降低等。

无源器件通常被用于控制电流和电压，以实现对电路的调节和保护作用。

3. 分立器件分立器件是指将功能完整并能独立使用的器件，如二极管、三极管和场效应管等。

分立器件可以在电路中直接使用，而不需要其他器件的帮助。

分立器件在电子电路设计中具有重要作用，它们可以根据需要独立选择，从而更灵活地实现电路功能。

4. 集成电路集成电路是将多个器件集成在一个芯片中，如微处理器和存储器件。

集成电路可以实现复杂的功能，如计算、存储、控制等，同时占用空间小、功耗低。

集成电路在现代电子设备中得到了广泛应用，它们推动了电子技术的发展，并为人们的生活带来了便利。

个人观点和理解：在电子器件中，有源器件和无源器件分别扮演着信号处理和能量传输的角色，它们互为补充，共同构成了电路的基本部分。

分立器件和集成电路则代表了电子器件的两种不同形态，它们在电子领域中发挥着不同的作用。

我认为，掌握这四种器件的特点和应用是理解电子电路设计的重要基础，也是提升电子技术应用能力的关键。

有源器件、无源器件、分立器件和集成电路各有特点，它们在电子领域中的作用和应用是不可替代的。

希望通过本文的讨论，读者能对这四种器件有更深入的理解，从而更好地应用于实际工程中。

集成电路常用器件介绍、CMOS：艺下器件：CMO理艺可分为P阱CMOS N阱CMO副双阱CMOS以NWELLX艺为例说明CMO舛常用有源及无源器件的器件结构、工作原理、特性参数等。

建议在此之前先了解CMOS勺基本工艺。

1.1有源器件1. MOS管采用N阱工艺制作的PMO由NMOS吉构示意图如图（1.1-1 ），在衬底为轻掺杂P的材料上，扩散两个重掺杂的N夜就构成了N沟器件，两个N+区即源漏，中间为沟道。

中间区域的表面上有以薄层介质材料二氧化硅将栅极（多晶硅）与硅隔离开。

同样，P沟器件是在衬底为轻掺杂的N的材料（即N阱或NWELL 上，扩散两个重掺杂的P+区形成的。

pmos 5v: W/L=20/2.0uinnmos 5v: W/L=20/2.Oum图（1.1-1）图中的B端是指衬底，采用N阱工艺时，N阱接最高电位VDD Psub接VSS通常将PMOS NMOS勺源极与衬底接在一起使用。

这样，栅极和衬底各相当于一个极板，中间是二氧化硅绝缘层，形成电容。

当栅源电压变化时，将改变衬底靠近绝缘层处感应电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。

以N 沟器件为例说明 MO 磨的工作原理：(1) N 沟增强型MOS^:当栅源之间不加电压时，漏源之间是两只背靠背的 因此即使漏源之间加电压，也不会有漏极电流。

当 U DS =。

,且U GS 0时，由于二氧化硅的存在，栅极电流为零。

但是栅极金属层将聚集正电荷，它们排 斥P 型衬底靠近二氧化硅一侧的空穴 ，使之留下不能移动的负离子区，形成耗尽层 。

当U GS 增大，一方面耗 尽层加宽，另一方面将衬底的自由电子吸引到耗尽层于绝缘层之间，形成一个 N 型薄层，称为反型层，如图 (1.1-2)。

这个反型层即源漏之间的导电沟道。

指沟道刚刚形成的栅源电压称为开启电压 U Gs (th )。

U GS越大反型层越厚，导电沟道电阻越小 。

图（1.1-2 ）当u GS 是大于U G S (th )的一个确定值时，若在漏源之间加正向电压，则产生一定的漏极电流。

第一章概述1、集成电路：通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件，按照一定的电路互连，“集成”在一块半导体单晶片（如Si、GaAs）上，封装在一个内，执行特定电路或系统功能。

2、特征尺寸：集成电路中半导体器件能够加工的最小尺寸。

它是衡量集成电路设计和制造水平的重要尺度，越小，芯片的集成度越高，速度越快，性能越好3、摩尔定律：芯片上所集成的晶体管的数目，每隔18个月就翻一番。

4、High-K材料：高介电常数，取代SiO2作栅介质，降低漏电。

Low-K 材料：低介电常数，减少铜互连导线间的电容，提高信号速度5、功能多样化的“More Than Moore”：指的是用各种方法给最终用户提供附加价值，不一定要缩小特征尺寸，如从系统组件级向3D集成或精确的封装级(SiP)或芯片级(SoC)转移。

6、IC企业的分类：通用电路生产厂；集成器件制造；Foundry厂；Fabless：IC设计公司；第二章：硅和硅片的制备7、单晶硅结构：晶胞重复的单晶结构能够制作工艺和器件特性所要求的电学和机械性能8、CZ法生长单晶硅：把熔化的半导体级硅液体变成有正确晶向，并且被掺杂成n或p型的固体硅锭；9、直拉法目的：实现均匀掺杂和复制籽晶结构，得到合适的硅锭直径，限制杂质引入；其关键参数：拉伸速率和晶体旋转速度10、区熔法特点：纯度高，含氧低；晶圆直径小。

第三章集成电路制造工艺概况11、亚微米CMOS IC 制造厂典型的硅片流程模型第四章氧化12、热生长：在高温环境里，通过外部供给高纯氧气使之与硅衬底反应，得到一层热生长的SiO2 。

13、淀积：通过外部供给的氧气和硅源，使它们在腔体中方应，从而在硅片表面形成一层薄膜。

14、干氧：Si（固）＋O2（气）－> SiO2(固)：氧化速度慢，氧化层干燥、致密，均匀性、重复性好，与光刻胶的粘附性好.水汽氧化：Si （固）＋H2O （水汽）－>SiO2（固）+ H2 （气）：氧化速度快，氧化层疏松，均匀性差，与光刻胶的粘附性差。

无源与有源元件的这些区别你都知道吗？
1).简单地讲就是需能(电)源的器件叫有源器件，无需能(电)源的器件就是无源器件。

有源器件一般用来信号放大、变换等，无源器件用来进行信号传输，或者通过方向性进行信号放大。

容、阻、感都是无源器件，IC、模块等都是有源器件。

(通俗的说就是需要电源才能显示其特性的就是有源元件，如三极管。

而不用电源就能显示其特性的就叫无源元件)
 2.)
 1. 无源器件的简单定义
 如果电子元器件工作时，其内部没有任何形式的电源，则这种器件叫做无源器件。

 从电路性质上看，无源器件有两个基本特点：
 (1) 自身或消耗电能，或把电能转变为不同形式的其他能量。

 (2) 只需输入信号，不需要外加电源就能正常工作。

 2. 有源器件的基本定义
 如果电子元器件工作时，其内部有电源存在，则这种器件叫做有源器件。