CMOS 讲义3 器件基础.pdf

专用集成电路设计 专用集成电路设计 任课教师：潘伟涛 任课教师：潘伟涛 西安电子科技大学 通信工程学院 专用集成电路设计 Contents MOS管的结构于符号 3 MOS管的电流电压特性 CMOS集成电路工 艺中的元器件 集成电容、电阻、电感 连线、MOS管的Spice模型参数 3.1 MOSFET 的结构与符号 NMOS管的简化结构 P型硅衬底（P-Substrate,Bulk or Body ） N  源区和漏区（重掺杂 区） 栅级（重掺杂多晶硅区）/ 栅极薄氧化层 导电沟道（Channel ）：栅极薄氧化层下的衬底表面 导电沟道（Channel ） 3.1 MOSFET 的结构与符号 衬底连接/互补CMOS 为使MOS管的电流只在导电沟道中沿表面流动，源区/ 漏区以及沟道和衬底之间必须形成反向偏置的PN结隔离。 反向偏置 正电源 地 PMOS管 NMOS管 在互补型CMOS中， 在同一衬底上制作NMOS和PMOS， 因此必须为PMOS做一个称之为“阱(Well)”的“局部衬底” 。 阱(Well) 3.1 MOSFET 的结构与符号 增强型和耗尽型MOS管 在栅-源极电压（栅偏置）为零时截止（即不导电） 的器件称为增强型器件；而在栅偏置为零时就导通的 增强型 器件称为耗尽型器件。 耗尽型 MOS管符号 3.2 MOSFET 的电流电压特性 MOS管是一种多数载流子器件。在这种器件中，漏-源间导 多数载流子器件 电沟道中的电流受栅极上的电压控制。 NMOS管中，多数载流子 是电子，相对于衬底加在栅 电子 极上的正电压会增加沟道中 电子的数量，即会增强沟道 的导电性。当栅极电压小于 开启电压或阈值电压 开启电压或阈值电压 U （Threshold Voltage ） TH 时，不会形成导电沟道，此 导电沟道 NMOS管的转移特性曲线 时源-漏间的电流极小。 PMOS管的工作原理与NMOS管一样，只是多数载流子 是空穴，栅极相对于衬低是负电压。 空穴 3.2 MOSFET 的电流电压特性 MOS管的输出特性 U 栅极电压 对漏极电流I GS D 有明显的控制作用 控制作用 U （UGS  TH 时）。