微电子技术第3章 集成电路基础ppt课件.ppt

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1、第3章　集成电路基础1)辨别出模拟器件和数字器件，以及两种器件的不同结构和工作原理。2)了解双极型晶体管的特征，了解数字电路、模拟电路的结构。3)列举一些简单的集成电路结构。第3章　集成电路基础3.1　概述3.2　双极型晶体管集成电路基础3.3　场效应晶体管集成电路基础3.1　概述3.1.1　集成电路的分类3.1.2　集成电路的发展史3.1.3　集成电路制造简介图3-1　硅片以及其上的芯片3.2　双极型晶体管集成电路基础3.2.1　平面双极型晶体管的结构图3-2　PN结隔离的平面NPN型双极型晶体管的剖视图3.2　双极型晶体管集成电路基

2、础图3-3　PN结隔离的平面NPN型双极型晶体管的俯视图3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-4　NPN型双极型晶体管的简化图3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-5　横向PNP型管的典型结构3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-6　衬底PNP型管的典型结构3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-7　F007型集成运算放大器原理图3.2.2　双极型晶体管模拟集成电路3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-8　电阻-晶体管逻辑(RTL)电路3.2　双极型晶体管集成电路基础(1)饱和型逻辑集成电路　饱和型逻辑集成电路第一类是电阻-晶体管逻辑(R

3、TL)电路，这个电路的速度慢，负载能力和抗干扰能力较差，如图3-8所示，这是一个或非门电路，当三个输入端只要有一个为高电平时其输出为低电平，当输入全部为低电平时其输出为高电平，即其输入输出的逻辑关系为：Y=A+B+C，其输出低电平约为0.2V，输出的高电平受VCC和负载的影响。B.tif3.2.3　双极型晶体管数字集成电路3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-9　基本DTL与非门电路3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-10　74系列TTL与非门电路3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-11　多射极管的结构示意图和符号及其等效二极管电路

4、3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-12　抗饱和晶体管的结构与符号3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-13　74S系列TTL与非门电路3.2　双极型晶体管集成电路基础图3-14　ECL或非门电路3.2　双极型晶体管集成电路基础又称为电流开关型逻辑电路，电路中的双极型晶体管只工作在截止和线性区，不进入饱和区，是一种非饱和型逻辑电路，在所有数字电路中，它工作速度最高，其平均传输延迟时间tPd可小至1ns。(3)集成注入逻辑电路　集成注入逻辑(I2L)电路，又称合并晶体管逻辑(MTL)电路，是20世纪70年代研制成的。(2)发射极耦合逻辑

5、电路　发射极耦合逻辑(ECL)电路，3.3　场效应晶体管集成电路基础3.3.1　集成电路中的场效应晶体管图3-15　N沟铝栅增强型MOSFET的结构示意图3.3　场效应晶体管集成电路基础图3-16　Si隔离的N阱CMOS的剖面图3.3　场效应晶体管集成电路基础图3-17　MOSFET差动放大电路3.3.2　MOS集成电路1.MOS模拟集成电路3.3　场效应晶体管集成电路基础图3-18　简单的MOS集成运算放大电路3.3　场效应晶体管集成电路基础(1)MOS开关图3-19　增强型NMOS管的符号和大信号作用下的等效电路——开关2.MOS

6、数字集成电路3.3　场效应晶体管集成电路基础图3-20　增强型NMOS管构成的反相器及其输入/输出波形(2)反相器3.3　场效应晶体管集成电路基础图3-21　两个增强型NMOS管的串联及其等效开关(3)MOS与非门和或非门　在适当的大信号作用下，一个MOS管可以当成一个开关，当多个MOS管串联或并联时，可以看成多个开关的串联或并联，如图和图3-22所示。3.3　场效应晶体管集成电路基础表3-1　两增强型NMOS串联时的逻辑关系表3-1　两增强型NMOS串联时的逻辑关系图3-22　两增强型NMOS管的并联及等效开关3.3　场效应晶体管集成

7、电路基础图3-23　增强型NMOS管构成的与非门和或非门3.3　场效应晶体管集成电路基础(1)功耗低，工作速度较高　CMOS集成电路采用场效应晶体管，且都是互补结构，工作时两个串联的场效应晶体管总是处于一个管导通，另一个管截止的状态，电路静态功耗理论上为零。(2)工作电压范围宽　CMOS数字集成电路供电简单，供电电源体积小，基本上不需稳压。(3)逻辑摆幅大　CMOS集成电路的逻辑高电平“1”、逻辑低电平“0”分别接近于电源高电位VDD及电源低电位VSS。3.3.3　CMOS集成电路3.3　场效应晶体管集成电路基础(4)输入阻抗高　CMO

8、S集成电路的输入端一般都是由保护二极管和串联电阻构成的保护网络，故比一般场效应晶体管的输入电阻稍小，但在正常工作电压范围内，这些保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄漏电流，通常情况