工藝技術(shù)集成電路的基本制造工藝

1、第1章集成電路的基本制造工藝1.6 一般TTL集成電路與集成運算放大器電路在選擇外延層電阻率上有何區(qū)別？為什么？答：集成運算放大器電路的外延層電阻率比一般TTL集成電路的外延層電阻率高。第2章集成電路中的晶體管及其寄生效應(yīng)復(fù)習(xí)思考題2.2利用截錐體電阻公式，計算TTL “與非”門輸出管的res，其圖形如圖題 22然后利用公式:T ?ln b/a ?WL a bre2BLLe eWbl所示。提示：先求截錐體的咼度T TxxTepijcmc epiBL up13T ?ln b/a WL ' a bresrC1rC2rC3注意：在計算 W、L時，應(yīng)考慮橫向擴散。2.3伴隨一個橫向PNP器件產(chǎn)

2、生兩個寄生的 PNP晶體管，試問當橫向PNP器件在4種可能 的偏置情況下，哪一種偏置會使得寄生晶體管的影響最大？答：當橫向PNP管處于飽和狀態(tài)時，會使得寄生晶體管的影響最大。2.8試設(shè)計一個單基極、單發(fā)射極和單集電極的輸出晶體管，要求其在20mA的電流負載下,VOL < 0.4V，請在坐標紙上放大 500倍畫出其版圖。給出設(shè)計條件如下：答：解題思路由I °、求有效發(fā)射區(qū)周長 LEeff ；由設(shè)計條件畫圖 先畫發(fā)射區(qū)引線孔； 由孔四邊各距 Da畫出發(fā)射區(qū)擴散孔； 由Da先畫出基區(qū)擴散孔的三邊； 由De B畫出基區(qū)引線孔； 由Da畫出基區(qū)擴散孔的另一邊； 由Da先畫出外延島的三邊;

3、 由DB C畫出集電極接觸孔； 由Da畫出外延島的另一邊； 由di畫出隔離槽的四周； 驗證所畫晶體管的 3s是否滿足Vol 0.4V的條件，若不滿足，則要對所作的圖進行修正，直至滿足 Vol 0.4V的條件。（vol vces 1 orcs 及己知vCes 0.05V）第3章集成電路中的無源元件復(fù)習(xí)思考題3.3設(shè)計一個4k Q的基區(qū)擴散電阻及其版圖。試求：（1）可取的電阻最小線寬 WRmin =?你取多少？答：12m 粗估一下電阻長度，根據(jù)隔離框面積該電阻至少要幾個彎頭 答：一個彎頭第4章晶體管晶體管邏輯（TTL）電路復(fù)習(xí)思考題4.4某個TTL與非門的輸出低電平測試結(jié)果為V°L=1V

4、。試問這個器件合格嗎 ?上機使用時有什么問題？答：不合格。4.5試分析圖題4.5所示STTL電路在導(dǎo)通態(tài)和截止態(tài)時各節(jié)點的電壓和電流，假定各管的=20, Vbef 和一般 NPN 管相同，Vbcf=0.55V,Vces=0.40.5V, Vces1 =0.1 0.2V。答：（1）導(dǎo)通態(tài)（輸出為低電平）Vbi2.1V ,Vb21.55V ,Vb31.2V ,Vb40.5V ,Vb50.8V ,I b3 0.012mA , I B40 , I B53.4mA,I B6 I rb6 0.2 mAI E2 7mA , I C6 I RC63.2mA,I CCL7.2mAR1I bi 2.1mA , I

5、 R2 I C2 4.9mA , I R4 I e3 I r5 0.25mA(2)截止態(tài)(輸出為高電平)Vbi1.1V , Vb20.5V,Vbi4.95V ,Vb44.2VI R1IB1 2.79mA , I R42.1mA , I B2I B5 I B6 0, I B4 與 I 0 有關(guān)I CCHI R1 I R2 I R4 I B44.7要求圖題4.7所示電路在低電平輸出時帶動20個同類門，試計算輸出管Q5的集電極串聯(lián)電阻的最大值rcs5,max 是多少？答：244.8試分析圖題4.8所示兩種電路在邏輯功能上的差別及產(chǎn)生差別的原因，并寫出F, F'的邏輯表達式。答：F A BC

6、, F' A'B'C'4.9 寫出圖題4.9所示電路的輸入與輸出的邏輯關(guān)系。答: ABC ? DE4.11寫出圖題4.11所示電路的Q與A , B的邏輯關(guān)系，并說明為什么輸出級一定要用有源 泄放電路。答：Q A B第5章發(fā)射極耦合邏輯(ECL)電路不做習(xí)題第6章 集成注入邏輯(l2L)電路不做習(xí)題第7章 MOS反相器復(fù)習(xí)思考題7.1已知一自舉反相器如圖題 7.1所示，其負載管的 W/L=2，設(shè)其他參數(shù)為V =0.7V,VDD =5V,k 1 10 5A/V2，忽略襯底偏置效應(yīng)。當Vih Vdd時，欲使Vol=0.3V,驅(qū)動管應(yīng)取何尺寸？答：W 9L7.2 有一

7、E/D NMOS 反相器，若 Vte =2V, Vtd =-2V, r =25, Vdd =5V。(1)求此反相器的邏輯電平是多少vTd2 R (VDDVte)第8章 MOS基本邏輯單元復(fù)習(xí)思考題8.2圖題 8.2為一 E/D NMOS電路。(1)試問此電路可實現(xiàn)何種邏輯運算？答：A B設(shè)Vdd5V , Vtd3V , Vte 1V，輸入高電平為 Vih Vdd，輸入低電平為Vil 0V。求各種輸入情況下電路的直流工作狀態(tài)、各結(jié)點電位、各支路電流及直流功耗。答：設(shè)端Vb Vil 0V，而A端又分兩種情況：輸入高電平 VA VDD 5VVM0.063VIM1IM20.03mAVN0.063VIM

8、3IM4I M5 0VY5VIM8IM90IM6IM70.03mAPD 0.3mW輸入低電平 VA VIL 0VVM5VVN0.127VVY0.21VM1 I M 2 0.03mAI M8 IM9 0IM1IM2 I M4IM3I M5 I M 60.03mAIM70.06mAPD 0.3mW設(shè)端 VB VIH 5V ，而 A 端又分兩種情況：設(shè)端 VB VIH輸入高電平 VAVM 0.127VVN 5VVY 0.21VPD 0.45mW輸入低電平 VA VIL 0VVM 5VVN 5VVDD5VIM1IM2IM5I M8 IIM3 IM 4 0.03mA0.06mAIM6 I M7 0M 9

9、 0.03mAM1IM2IM3IM40M5IM6IM70VY 5V1 m 8 1 m 9 0.03mAPD 0.15mW' ' 28.3 二輸入的 E/D NMOS 或非門的電路參數(shù)為：Vtd =-3V,Vte=1V , kDke25 A/V ,5，RB8，Vdd5V，試計算最壞情況的Vol值和最好情況的Vol值。答:VOL maxVddVteJ1 2VohVte1Vtd 2RAVOL minVddVteJ2.VohVte1Vtd 2RA RB8.4說明圖題8.4的電路均為三態(tài)輸出門，用傳輸門邏輯推導(dǎo)電路的邏輯表達式。答：(a) CE? A CE ?U(b) CE ?A CE

10、?U(c) CE?A CE?U第9章 MOS邏輯功能部件復(fù)習(xí)思考題9.1試畫出傳輸門結(jié)構(gòu)的一位八選一多路開關(guān)的電路圖，寫出邏輯表達式和真值表。 答：邏輯表達式Y(jié) K°?K1?K2?D°K。?K1 ?K2 ?D1K。?K1 ?K2 ?D2Ko?K1?K2?D3Ko ?K1 ?K2 ?D4Ko?K1?K2?DsKo?K1?K2?D6K0 ?K1 ?K2 ?D79.4如果圖題9.4(a)反相器是有比的，試畫出此電路各節(jié)點工作波形，分析其功能；如果圖 題9.4(b)中M-1和M-2為無比的，分析此電路能否工作？為什么？答：提示：9.4(a)畫電路各節(jié)點工作波形時，注意輸出波形的低電

11、平是由兩次形成的。 此電路實施反相器功能。題9.4(b)中M i和M 2若為無比，無法反相器功能。9.5分析圖題9.5所示的兩相動態(tài)電路的邏輯功能，并說明各級電路分別是有比的還是無比的。假如圖中 Ki K2Ki ，23 i 0 ；1從010， i 2，試畫出圖中，A,B,C,D和V各點的波形圖答：該電路為具有保持功能的多路選通開關(guān)。該電路中除最后一級為無比電路外，余下均為有比電路。注意：有的波形的低電平由兩次形成。第10章存儲器 復(fù)習(xí)思考題 本章無答案第11章接口電路不做習(xí)題第12章 模擬集成電路中的基本單元電路復(fù)習(xí)思考題12.1試求圖題12.1所示達林頓管放大器的電壓增益答：Av 1174若

12、忽略©，則Av1548提示：R、Q2、D組成小電流恒流源。12.3 試在圖題12.3(a),(b),(c),(d)電路中，分別標出 E/E，E/D NMOS單管放大器，CMOS有源負載放大器和 CMOS互補放大器中M2的柵極及B1，B2電位，并指出各電路結(jié)構(gòu)上的特點。答：(a)VBiVb2 Vss ,VgVdd 或 VgVdd(b) VB1VB2VSS，(C)VB1 V SS VB2 V DDVg Vss(d) VB1VSSV B2V DD12.8 圖題12.8所示是卩A741中的偏置電路，其中 R5 =39k Q, R4=5k Q , VDD =15V , Vee =-15V。試求

13、 I r 和 IC10 的值。答：lr=0.73mAIC1019 A12.12 圖題12.12是一個IC產(chǎn)品中的偏置電路部分。求：偏置電流|01及I02的值。答：先求11和I 2I1k V1GS1VtP1W1L1N3I 211WLN2WIL Ip30112WLp2WL1N402I 1WLN212.15 有一兩管能隙基準源電路如圖題12.15 所示。已知 IC2 IC4，室溫下 Vbe=0.65V,有效發(fā)射面積比為 AE1 / AE2=10。(1)試簡單推導(dǎo) V的公式；2R2 ln jR J1求出To=4OOK時的 V值。答: (1)VoV BE2 21 E1 R2Vbe2 Vo 1248mV第

14、13章集成運算放大器13.2對于圖題13.2所示差分對，設(shè)0=100, Vbef =0.7V，試求其Rq和Avd。答：Rid 30.6 kAvd39.513.4 圖題13.4為一個級聯(lián)射耦對放大器，設(shè)Vi1Vi20時，V。050,Vbef0.7V。求：(1)1 C1 1 C4, VCE1 VCE4 及 1 x ；Avd V0 /Vid 和 R|D (若 R50 , 1 X 0 )。答：(1) Ic1 Ic2 50 a1C3 1C4 500 A(2) Avd143Rid52k13.5已知射耦對差分放大器電路如圖題13.5所示，晶體管的NPN 2 10 4，PNP45 10 ，試求當Vid=130

15、mV時的V值。答：V 0.6V213.8 已知圖題13.8中MOS差分對的I o =2mA, k 0.025mA/V，負載RD=10k Q,試求跨導(dǎo)gm和差模電壓增 Avd。答:gm .2kl。Avdg m Rd13.11試指出圖題13.11中哪些元件是起過流保護作用的，并說明其保護原理。答：二極管保護電路的保護元件為D3、D4及Re晶體管保護電路的保護元件為Q3、Q4及Re213.16 CMOS運放如圖題 13.16所示，其中各有關(guān)參數(shù)為：N 400cm / V ?s2 8 2P 200cm / V ?s ,入=0.01, Cox =2.3 X 10 F /cm ,Vtp=-1V, Vtn

16、=1V。試求各支路電流和電路的總電壓放大倍數(shù)。提示：此題與本書中P325圖13.36類似，關(guān)鍵在于決定偏置電流I 0第14章MOS開關(guān)電容電路復(fù)習(xí)思考題0和 為兩個同頻、反相的驅(qū)14.2圖題14.2是由兩個電容構(gòu)成的一種開關(guān)電容等效電路 動脈沖信號。(1) 分析電路工作原理；(2) 寫出電路的等效電阻Reff的表達式。答：Refffc C1C214.3 圖題14.3為一個由開關(guān) S和電容 C組成的開關(guān)電容電路。試畫出用單個MOS模擬開關(guān)管來代替S的等效開關(guān)電容電路；若驅(qū)動 MOS管的脈沖頻率為fc=50kHz，電容C =10pF，試求開關(guān)電容電路的等效電阻Reff。答：Reff1fCc14.4圖題14.4是一個MOS開關(guān)電容等效電路，©和為兩個同頻反相的驅(qū)動脈沖信號(1) 分析電路工作原理；(2) 寫出電路等效電阻 Reff的表達式。答：Reff1fc C1C2第15章集成穩(wěn)壓器復(fù)習(xí)思考題15.1圖題15.1為某電路的過熱保護電路，Q2為過熱保護管，Q3，Q4為被保護管，試以芯片為175C時，保護電路的狀態(tài)來說明該電路的過熱保護作用。答：當25C時，Q2截止，過熱保護電路不起作用。