MOS集成电路
发布时间:2012/4/21 19:25:29 访问次数:2188
MOS集成电路主要TL431采用MOS晶体管来作为有源器件。所谓MOS晶体管是金属一氧化物一半导体构成的场效应晶体管,它是靠半导体表面电场效应感生的导电沟道进行工作的。工作时只有一种载流子参加导电,所以称之为单极晶体管。
MOS晶体管是单极型电压控制器件,而双极晶体管是电流控制器件。
与双极型器件相比,MOS晶体管有以下优点:
①输入阻抗高。
②噪声小。
③抗干扰能力强。
④功耗小,仅仅是双极电路的百分之一到十分之一。
MOS晶体管的主要缺点是工作速度较低。但由于CMOS电路的出现,大大提高了工作速度。
在MOS电路中,可用MOS管代替电阻,即用有源负载代替无源负载。根据MOS晶休管工作模式的不同,MOS电路又分为E/E MOS(有源器件和负载器件均为增强型)和E/D MOS(有源器件为增强型,负载器件为耗尽型)。在MOS电路中各元件之间存在天然的隔离,因为漏区、源区和导电沟道与衬底之间都构成PN结,而PN结处于反偏截止状态,实现了自隔离,免去了双极集成电路的隔离墙,从而提高了集成度。
根据MOS管中栅极材料的不同,MOS IC又分为铝栅(以金属铝作栅电极)和硅栅(以多晶硅材料作为栅电极)两种。
MOS集成电路早期是用空穴作为导电载流子的PMOS集成电路,由于NMOS管阈值电压控制问题得以解决以及硅栅自对准工艺的发展,使NMOS集成电路得到了迅速发展,并取代了PMOS集成电路。NMOS电路比PMOS电路在速度上有很大提高,但是NMOS电路有较大的静态功耗,限制了集成度的提高。CMOS集成电路(即含有PMOS、NMOS两种晶体管的互补MOS电路)具有逻辑摆幅大、功耗低、抗干扰能力强等优点,在20世纪80年代发展成为VLSI的主流技术。CMOS集成电路分N阱、P阱和双阱结构。CMOS电路的特点为:
①静态功耗低,一般在微瓦数量级,比单沟道MOS电路低一个数量级,比双极型电路要低几个数量级。
②允许电源电压波动范围大,可达3—18V。
③抗干扰能力强。
④工作速度高,接近双极型TTL电路的工作速度。
⑤扇出系数大,比单沟道MOS大一倍,比TTL大4~5倍。
⑥输出逻辑摆幅大。
CMOS电路的主要缺点有两个,一是工艺比单沟道MOS电路复杂,技术要求高;二是集成度比单沟道MOS电路低,但远比双极型集成电路高。
MOS集成电路主要TL431采用MOS晶体管来作为有源器件。所谓MOS晶体管是金属一氧化物一半导体构成的场效应晶体管,它是靠半导体表面电场效应感生的导电沟道进行工作的。工作时只有一种载流子参加导电,所以称之为单极晶体管。
MOS晶体管是单极型电压控制器件,而双极晶体管是电流控制器件。
与双极型器件相比,MOS晶体管有以下优点:
①输入阻抗高。
②噪声小。
③抗干扰能力强。
④功耗小,仅仅是双极电路的百分之一到十分之一。
MOS晶体管的主要缺点是工作速度较低。但由于CMOS电路的出现,大大提高了工作速度。
在MOS电路中,可用MOS管代替电阻,即用有源负载代替无源负载。根据MOS晶休管工作模式的不同,MOS电路又分为E/E MOS(有源器件和负载器件均为增强型)和E/D MOS(有源器件为增强型,负载器件为耗尽型)。在MOS电路中各元件之间存在天然的隔离,因为漏区、源区和导电沟道与衬底之间都构成PN结,而PN结处于反偏截止状态,实现了自隔离,免去了双极集成电路的隔离墙,从而提高了集成度。
根据MOS管中栅极材料的不同,MOS IC又分为铝栅(以金属铝作栅电极)和硅栅(以多晶硅材料作为栅电极)两种。
MOS集成电路早期是用空穴作为导电载流子的PMOS集成电路,由于NMOS管阈值电压控制问题得以解决以及硅栅自对准工艺的发展,使NMOS集成电路得到了迅速发展,并取代了PMOS集成电路。NMOS电路比PMOS电路在速度上有很大提高,但是NMOS电路有较大的静态功耗,限制了集成度的提高。CMOS集成电路(即含有PMOS、NMOS两种晶体管的互补MOS电路)具有逻辑摆幅大、功耗低、抗干扰能力强等优点,在20世纪80年代发展成为VLSI的主流技术。CMOS集成电路分N阱、P阱和双阱结构。CMOS电路的特点为:
①静态功耗低,一般在微瓦数量级,比单沟道MOS电路低一个数量级,比双极型电路要低几个数量级。
②允许电源电压波动范围大,可达3—18V。
③抗干扰能力强。
④工作速度高,接近双极型TTL电路的工作速度。
⑤扇出系数大,比单沟道MOS大一倍,比TTL大4~5倍。
⑥输出逻辑摆幅大。
CMOS电路的主要缺点有两个,一是工艺比单沟道MOS电路复杂,技术要求高;二是集成度比单沟道MOS电路低,但远比双极型集成电路高。
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