MOS集成電路
發(fā)布時(shí)間:2012/4/21 19:25:29 訪問(wèn)次數(shù):2176
MOS集成電路主要TL431采用MOS晶體管來(lái)作為有源器件。所謂MOS晶體管是金屬一氧化物一半導(dǎo)體構(gòu)成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管,它是靠半導(dǎo)體表面電場(chǎng)效應(yīng)感生的導(dǎo)電溝道進(jìn)行工作的。工作時(shí)只有一種載流子參加導(dǎo)電,所以稱之為單極晶體管。
MOS晶體管是單極型電壓控制器件,而雙極晶體管是電流控制器件。
與雙極型器件相比,MOS晶體管有以下優(yōu)點(diǎn):
①輸入阻抗高。
②噪聲小。
③抗干擾能力強(qiáng)。
④功耗小,僅僅是雙極電路的百分之一到十分之一。
MOS晶體管的主要缺點(diǎn)是工作速度較低。但由于CMOS電路的出現(xiàn),大大提高了工作速度。
在MOS電路中,可用MOS管代替電阻,即用有源負(fù)載代替無(wú)源負(fù)載。根據(jù)MOS晶休管工作模式的不同,MOS電路又分為E/E MOS(有源器件和負(fù)載器件均為增強(qiáng)型)和E/D MOS(有源器件為增強(qiáng)型,負(fù)載器件為耗盡型)。在MOS電路中各元件之間存在天然的隔離,因?yàn)槁﹨^(qū)、源區(qū)和導(dǎo)電溝道與襯底之間都構(gòu)成PN結(jié),而PN結(jié)處于反偏截止?fàn)顟B(tài),實(shí)現(xiàn)了自隔離,免去了雙極集成電路的隔離墻,從而提高了集成度。
根據(jù)MOS管中柵極材料的不同,MOS IC又分為鋁柵(以金屬鋁作柵電極)和硅柵(以多晶硅材料作為柵電極)兩種。
MOS集成電路早期是用空穴作為導(dǎo)電載流子的PMOS集成電路,由于NMOS管閾值電壓控制問(wèn)題得以解決以及硅柵自對(duì)準(zhǔn)工藝的發(fā)展,使NMOS集成電路得到了迅速發(fā)展,并取代了PMOS集成電路。NMOS電路比PMOS電路在速度上有很大提高,但是NMOS電路有較大的靜態(tài)功耗,限制了集成度的提高。CMOS集成電路(即含有PMOS、NMOS兩種晶體管的互補(bǔ)MOS電路)具有邏輯擺幅大、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在20世紀(jì)80年代發(fā)展成為VLSI的主流技術(shù)。CMOS集成電路分N阱、P阱和雙阱結(jié)構(gòu)。CMOS電路的特點(diǎn)為:
①靜態(tài)功耗低,一般在微瓦數(shù)量級(jí),比單溝道MOS電路低一個(gè)數(shù)量級(jí),比雙極型電路要低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
②允許電源電壓波動(dòng)范圍大,可達(dá)3—18V。
③抗干擾能力強(qiáng)。
④工作速度高,接近雙極型TTL電路的工作速度。
⑤扇出系數(shù)大,比單溝道MOS大一倍,比TTL大4~5倍。
⑥輸出邏輯擺幅大。
CMOS電路的主要缺點(diǎn)有兩個(gè),一是工藝比單溝道MOS電路復(fù)雜,技術(shù)要求高;二是集成度比單溝道MOS電路低,但遠(yuǎn)比雙極型集成電路高。
MOS集成電路主要TL431采用MOS晶體管來(lái)作為有源器件。所謂MOS晶體管是金屬一氧化物一半導(dǎo)體構(gòu)成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管,它是靠半導(dǎo)體表面電場(chǎng)效應(yīng)感生的導(dǎo)電溝道進(jìn)行工作的。工作時(shí)只有一種載流子參加導(dǎo)電,所以稱之為單極晶體管。
MOS晶體管是單極型電壓控制器件,而雙極晶體管是電流控制器件。
與雙極型器件相比,MOS晶體管有以下優(yōu)點(diǎn):
①輸入阻抗高。
②噪聲小。
③抗干擾能力強(qiáng)。
④功耗小,僅僅是雙極電路的百分之一到十分之一。
MOS晶體管的主要缺點(diǎn)是工作速度較低。但由于CMOS電路的出現(xiàn),大大提高了工作速度。
在MOS電路中,可用MOS管代替電阻,即用有源負(fù)載代替無(wú)源負(fù)載。根據(jù)MOS晶休管工作模式的不同,MOS電路又分為E/E MOS(有源器件和負(fù)載器件均為增強(qiáng)型)和E/D MOS(有源器件為增強(qiáng)型,負(fù)載器件為耗盡型)。在MOS電路中各元件之間存在天然的隔離,因?yàn)槁﹨^(qū)、源區(qū)和導(dǎo)電溝道與襯底之間都構(gòu)成PN結(jié),而PN結(jié)處于反偏截止?fàn)顟B(tài),實(shí)現(xiàn)了自隔離,免去了雙極集成電路的隔離墻,從而提高了集成度。
根據(jù)MOS管中柵極材料的不同,MOS IC又分為鋁柵(以金屬鋁作柵電極)和硅柵(以多晶硅材料作為柵電極)兩種。
MOS集成電路早期是用空穴作為導(dǎo)電載流子的PMOS集成電路,由于NMOS管閾值電壓控制問(wèn)題得以解決以及硅柵自對(duì)準(zhǔn)工藝的發(fā)展,使NMOS集成電路得到了迅速發(fā)展,并取代了PMOS集成電路。NMOS電路比PMOS電路在速度上有很大提高,但是NMOS電路有較大的靜態(tài)功耗,限制了集成度的提高。CMOS集成電路(即含有PMOS、NMOS兩種晶體管的互補(bǔ)MOS電路)具有邏輯擺幅大、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在20世紀(jì)80年代發(fā)展成為VLSI的主流技術(shù)。CMOS集成電路分N阱、P阱和雙阱結(jié)構(gòu)。CMOS電路的特點(diǎn)為:
①靜態(tài)功耗低,一般在微瓦數(shù)量級(jí),比單溝道MOS電路低一個(gè)數(shù)量級(jí),比雙極型電路要低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
②允許電源電壓波動(dòng)范圍大,可達(dá)3—18V。
③抗干擾能力強(qiáng)。
④工作速度高,接近雙極型TTL電路的工作速度。
⑤扇出系數(shù)大,比單溝道MOS大一倍,比TTL大4~5倍。
⑥輸出邏輯擺幅大。
CMOS電路的主要缺點(diǎn)有兩個(gè),一是工藝比單溝道MOS電路復(fù)雜,技術(shù)要求高;二是集成度比單溝道MOS電路低,但遠(yuǎn)比雙極型集成電路高。
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