09电科《集成电路设计原理》试卷详细答案(a卷)

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1、巢湖学院2011—2012学年度第二学期09级电科《集成电路原理》期末考试试卷（A卷）命题人陈初侠统分人复核人(侧W)翁會题号一二三总分得分得分评卷人—、填空题：（共30分》:1.（1分）年，第一次观测到了具有放大作用的晶体管。：2.（2分）摩尔定律是指3.（3分）集成电路按工作原理来分可分为辦

2、4.（4分）光刻的工艺过程有底膜处理、涂胶、前烘、、、i、和去胶。5.（4分）M0SFET可以分为、、、四种基本类型。6.（3分）影响M0SFET阈值电压的因素有：、以及。7.（2分）在CMOS反相器中，Vin,。分别作

3、为PMOS和丽OS的和;作为PMOS的源极和体端，作为NMOS的源极和体端。8.（2分）CMOS逻辑电路的功耗可以分为和。9.（3分）右上图的传输门阵列中VDD=5V,各管的阈值电压&=1V,电路中各节点的初始电压为0,如果不考虑衬偏效应，则各输出节点的输出电压YfV,y2=V,y3=Vo丄丄丄5.（6分）写出下列电路输出信号的逻辑表达式：Y,=二、简答题：（每小题5分，共20分）得分评卷人1.简单说明n阱CMOS的制作工艺流程，n阱的作用是什么？2.场区氧化的作用是什么，采用LOCOS工艺有什么缺点，更好的隔离方

4、法是什么？1.简述静态CMOS电路的优点。2.简述动态电路的优点和存在的问题。得分评卷人三、画图题：（共12分）1.（6分）画出由静态CMOS电路实现逻辑关系r=+的电路.S图，要求使用的MOS管最少。得分评卷人、分析设计题：（共38分）=3.9o1.（6分）用动态电路级联实现逻辑功能^=ABC，画出其相应的电路图。漱辦2.（12分）如图所示，Ml和M2两管串联，且请冋:1）若都是NMOS，它们各工作在什么状态？2）若都是PMOS,它们各工作在什么状态?3）证明两管串联的等效导电因子是=k,k2/（/r.+zcjo

5、2.（14分）设计一个CMOS反相器，要求在驱动10fF外部负载电容的情况下，输出上升时间和下降时间都不能大于40ps,并要求最大噪声容限不小于0.55V。针对0.13"w工艺，已知:=0.30V,VTP=-0.28V,=22Qcm2/Va,pf1=76rzn2/Va,tox=2.6/7/h,£（,=8.85x10-14F/c/7/,么，=3.9，VDD=l.2V,lnl4.33=2.66,lnl4=2.64。巢湖学院2011—2012学年度第二学期09级电科《集成电路原理》期末考试试卷（A）参考答案一、填空题：（

6、共30分）1.（1分）19472.（2分）集成电路中的晶体管数S（也就是集成度）大约每18个月翻一番3.（3分）数字集成电路，模拟集成电路，数模混合集成电路4.（4分）曝光，显影，坚膜，刻蚀5.（4分）增强型NMOS,耗尽型NMOS,增强型PMOS,耗尽型PMOS6.（3分）栅电极材料，栅氧化层的质量和厚度，衬底掺杂浓度7.（2分）栅极，漏极，VDD，GND8.（2分）动态功耗，静态功耗9.（3分）4,3,210.（6分）（A+Ii）C+DfAB-^-AB,AB+C二、简答题：（每小题5分，共20分）1.答：n阱C

7、MOS的制作工艺流程：1.准备硅片材料；2.形成n阱；3.场区隔离；4.形成多晶硅栅；5.源漏区n+/p+注入；6.形成接触孔；7.形成金属互连；8.形成钝化层。n阱的作用：作为PMOS管的衬底，把PMOS管做在n阱里。2.答：场区氧化的作用：隔离MOS晶体管。LOCOS工艺的缺点：会形成鸟嘴，使有源区面积比版图设计的小。更好的隔离方法：浅槽隔离技术。3.答：1.是一无比电路，具有最大的逻辑摆幅；2.在低电平状态不存在直流导通电流；1.静态功耗低；4.直流噪声容限大；5.采用对称设计获得最佳性能。2.答：动态电路的

8、优点：1.减少了MOS管数目，有利于减小面积；2.减小了电容，有利于提高速度；3.保持了无比电路的特点。动态电路存在的问题：1.靠电荷存储效应保存信息，影响电路的可靠性；2.存在电荷分享、级联、电荷泄漏等问题；3.需要时钟信号控制，增加设计复杂性。三、画图题：（共12分）、分析设计题：（共38分）1.（12分）解：计算MOSFET导电因子3.9xWxl(T14__2.6X10-7__0.26013584.l(/zW2)当VG5=1.0V(>Vr二0.3V)、VD5=0.3V(〈VC5-Vr=0.7V)时，NM0S管

9、处于线性区，线性区电流为：ID=^(VGs-臺O96.3765(/M)4分当VG5=1.0V(>Vr二0.3V)、VD5=0.9V(>V^5-Vr=0.7V)时，NMOS管处于饱和区，饱和区电流为：ID=^(VGS-Vr)2=143.1045(/M)4分2.（12分）解：1）设中间节点为C。分析知当电压满足在电路达到稳态之后，Ml和M2都导通。于是对Ml而言