《MOS集成電路》課件

《MOS集成電路》課程導(dǎo)覽歡迎來到《MOS集成電路》課程！我們將深入探討MOS集成電路的原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計、應(yīng)用以及未來發(fā)展趨勢。MOS集成電路概述定義MOS集成電路是利用金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）技術(shù)制造的集成電路，是現(xiàn)代電子設(shè)備的核心組件。特點高集成度、低功耗、低成本、性能優(yōu)越，在各種電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。MOS管工作原理1結(jié)構(gòu)柵極、源極、漏極、氧化層、襯底2原理柵極電壓控制源漏極間電流3類型增強(qiáng)型、耗盡型、NMOS、PMOSMOS管參數(shù)和特性參數(shù)閾值電壓、漏極電流、導(dǎo)通電阻、跨導(dǎo)、柵極容量特性線性區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)、漏極電流特性曲線、柵極電壓特性曲線MOS管結(jié)構(gòu)與制造1襯底制備2氧化層生長3光刻工藝4離子注入5金屬化6封裝測試?yán)硐隡OS管模型11.理想開關(guān)完全導(dǎo)通或完全截止22.線性關(guān)系漏極電流與柵極電壓成正比33.無延遲開關(guān)動作無時間延遲實際MOS管模型1.閾值電壓實際MOS管的閾值電壓會隨溫度、制造工藝等因素發(fā)生變化2.寄生電容MOS管內(nèi)部存在寄生電容，會影響其工作頻率3.漏極電流特性實際MOS管的漏極電流特性曲線與理想模型存在差異MOS管放大電路共源極放大輸入電壓變化引起輸出電流變化共漏極放大輸入電壓變化引起輸出電壓變化共柵極放大高輸入阻抗、低輸出阻抗MOS管開關(guān)電路1開關(guān)特性MOS管可作為電子開關(guān)，控制電路的通斷2應(yīng)用數(shù)字邏輯電路、時鐘電路、電源控制電路3優(yōu)點快速、低功耗、高集成度MOS管數(shù)字邏輯電路與非門當(dāng)輸入信號都為高電平時，輸出為低電平或非門當(dāng)輸入信號都為低電平時，輸出為高電平非門輸出信號與輸入信號取反CMOS邏輯電路基礎(chǔ)CMOS工藝?yán)肗MOS和PMOS管構(gòu)成互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)邏輯功能特點低功耗、高噪聲容限、高集成度，是現(xiàn)代集成電路的核心技術(shù)CMOS工藝技術(shù)1氧化層生長2光刻工藝3離子注入4金屬化5封裝測試CMOS邏輯電路設(shè)計邏輯設(shè)計利用邏輯門實現(xiàn)復(fù)雜邏輯功能電路設(shè)計根據(jù)邏輯設(shè)計，選擇合適的CMOS電路結(jié)構(gòu)版圖設(shè)計繪制電路版圖，用于制造集成電路CMOS存儲器電路1SRAM靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器2DRAM動態(tài)隨機(jī)存取存儲器3ROM只讀存儲器4EEPROM電可擦可編程只讀存儲器CMOS運算電路CMOS模擬電路放大器電壓放大器、電流放大器、差分放大器濾波器低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器振蕩器正弦波振蕩器、方波振蕩器MOS集成電路的發(fā)展趨勢1高集成度進(jìn)一步提高集成度，實現(xiàn)更多功能2低功耗降低功耗，延長電池續(xù)航時間3高性能提高工作速度和處理能力4新材料探索新型材料，突破傳統(tǒng)技術(shù)限制5人工智能結(jié)合人工智能，開發(fā)更智能的電子設(shè)備MOS集成電路封裝技術(shù)DIP封裝雙列直插式封裝，易于安裝和拆卸SMD封裝表面貼裝式封裝，體積小，適合高密度電路BGA封裝球柵陣列封裝，高集成度，適合高性能電路MOS集成電路可靠性1可靠性指標(biāo)MTBF（平均無故障時間）、FIT（故障率）2失效機(jī)制熱失效、電應(yīng)力失效、機(jī)械失效3可靠性測試高溫測試、高濕測試、振動測試、沖擊測試MOS集成電路應(yīng)用實例——微處理器功能控制計算機(jī)的運行特點高性能、高集成度、低功耗MOS集成電路應(yīng)用實例——存儲器存儲類型SRAM、DRAM、ROM、EEPROM應(yīng)用計算機(jī)、手機(jī)、平板電腦等電子設(shè)備MOS集成電路應(yīng)用實例——運算放大器功能放大信號、濾波、振蕩應(yīng)用音頻放大器、視頻放大器、信號處理電路MOS集成電路應(yīng)用實例——模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器11.轉(zhuǎn)換功能將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號22.應(yīng)用數(shù)據(jù)采集、信號處理、控制系統(tǒng)MOS集成電路應(yīng)用實例——射頻電路功能無線通信、信號發(fā)射和接收應(yīng)用手機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信MOS集成電路應(yīng)用實例——電源管理電路1功能電源轉(zhuǎn)換、電壓調(diào)節(jié)、電流限制2應(yīng)用手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦3特點高效率、低功耗、高集成度MOS集成電路應(yīng)用實例——傳感器電路溫度傳感器測量溫度壓力傳感器測量壓力光傳感器測量光強(qiáng)MOS集成電路應(yīng)用實例——圖像傳感電路功能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號應(yīng)用數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)、監(jiān)控攝像頭MOS集成電路應(yīng)用實例——通信電路1調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，反之亦然2編碼解碼器對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和解碼3放大器放大信號，提高通信距離MOS集成電路應(yīng)用實例——電源管理電路功能電源轉(zhuǎn)換、電壓調(diào)節(jié)、電流限制應(yīng)用手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦MOS集成電路應(yīng)用實例——功率電子電路功率轉(zhuǎn)換直流-直流轉(zhuǎn)