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里面包括了常用的一些器件的版图样子,和一些特殊的版图,挺有用的,对于新手学版图很有帮助
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集成电路常用器件介绍
一、 CMOS 工艺下器件:
CMOS 工艺可分为 P 阱 CMOS、N 阱 CMOS 和双阱 CMOS。以 NWELL 工艺为例说明 CMOS 中常用
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 的基本工艺。
1.1 有源器件
1. MOS 管 采用 N 阱工艺制作的 PMOS 与 NMOS 结构示意图如图(1.1-1),在衬底为轻掺杂 P
-
的
材料上,扩散两个重掺杂的 N+区就构成了 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。
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 的
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 MOS 管的工作原理:
(1)N 沟增强型 MOS 管:当栅源之间不加电压时,漏源之间是两只背靠背的 PN 结,不存在导电沟
道,因此即使漏源之间加电压,也不会有漏极电流。
当 u
DS
=0,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,使之剩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
GS(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。此时 ,
u
DS
的变化对导电沟道的影响与结型场效应管相似,即当 u
DS
较小时,u
DS
的增大使漏极电流线性增大,沟道
沿源漏方向逐渐变窄,一旦 u
DS
增大到使 u
GD
= U
GS(th)
[即 u
DS
=U
GS
- U
GS(th)
]时,沟道在漏极一侧出现夹断点,
称为预夹断,如图(1.1-3)所示。如果 u
DS
继续增大,夹断区随之延长。而且 u
DS
的增大大部分几乎用于克服
夹断区对漏极电流的阻力。从外部看,漏极电流几乎不因 u
DS
的增大而变化,管子进入恒流区,漏极电流几
乎仅决定于 u
GS
。
图(1.1-3)
(2)N 沟耗尽型 MOS 管:如果在制造 MOS 管时,在二氧化硅绝缘层中掺入大量正离子(或者在衬
底沟道区注入与衬底相反类型的离子),那么即使 u
GS
=0,在正离子的作用下 P 型衬底表面也存在反型层,
即漏源之间存在导电沟道,只要在源漏之间加正向电压,就会产生漏极电流。且 u
GS
为正时,反型层加宽,
漏极电流加大,反之漏极电流减小。当 u
GS
从零减小到一定值时,反型层消失,漏极电流为零。此时的 u
GS
称为夹断电压 u
GS
(
o$
)
。如图(1.1-4)
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