集成电路中的晶体管及其寄生效应

1、第二章第二章 集成电路中的晶体管集成电路中的晶体管及其寄生效应及其寄生效应 元器件是组成集成电路的基本元素。元元器件是组成集成电路的基本元素。元器件集成在一起后，其结构和性能发生了变化，器件集成在一起后，其结构和性能发生了变化，直接影响着集成电路的性能。直接影响着集成电路的性能。2.1集成集成NPN晶体管常用图形及特点晶体管常用图形及特点结构简单、面积小结构简单、面积小寄生电容小寄生电容小电流容量小电流容量小基极串联电阻大基极串联电阻大集电极串联电阻大集电极串联电阻大P-SubN-epiP+P+PN+N+CEB（1）单基极条形）单基极条形与单基极条形相比：与单基极条形相比：基极串联电阻小基极串

2、联电阻小电流容量大电流容量大面积大面积大寄生电容大寄生电容大N-epiP+PN+N+CEBP-SubP+BN+（2）双基极条形）双基极条形2.1集成集成NPN晶体管常用图形及特点晶体管常用图形及特点与双基极条形相比：与双基极条形相比：集电极串联电阻小集电极串联电阻小面积大面积大寄生电容大寄生电容大N-epiP+PN+N+CEBP-SubP+BN+N+C（3）双基极双集电极形）双基极双集电极形2.1集成集成NPN晶体管常用图形及特点晶体管常用图形及特点与双基极双与双基极双集电极集电极形形相比：相比：集电极串联电阻小集电极串联电阻小面积大面积大寄生电容大寄生电容大N-epiP+PN+N+CP-Su

3、bP+N+N+CBN+EE（4）双射极双集电极形）双射极双集电极形2.1集成集成NPN晶体管常用图形及特点晶体管常用图形及特点电流容量大电流容量大集电极串联电阻小集电极串联电阻小基极串联电阻小基极串联电阻小面积大面积大寄生电容大寄生电容大（5）马蹄形）马蹄形2.1集成集成NPN晶体管常用图形及特点晶体管常用图形及特点（6）梳状）梳状2.1集成集成NPN晶体管常用图形及特点晶体管常用图形及特点1. 集成集成NPN晶体管与分立晶体管与分立NPN晶体管晶体管的差别的差别P-SubN-epiP+P+PN+N+CEBE(N+)B(P)C(N)NPNS(P)PNP（1）四层三结结构，构成四层三结结构，构成

4、了一个寄生的了一个寄生的PNP晶体晶体管（有源寄生）管（有源寄生）（2）电极都从上表面引出，电极都从上表面引出，造成电极的串联电阻和造成电极的串联电阻和电容增大（无源寄生）电容增大（无源寄生）2. NPN晶体管的四种工作状态晶体管的四种工作状态2.2集成集成NPNNPN晶体管的有源寄生效应晶体管的有源寄生效应2.2集成集成NPNNPN晶体管的有源寄生效应晶体管的有源寄生效应P-SubN-epiP+P+PN+N+CEBE(N+)B(P)C(N)NPNS(P)PNPVBC0 VSC0 VSC 13.IPowerIH寄生可控硅一旦寄生可控硅一旦被触发，电流巨被触发，电流巨增，将烧毁芯片。增，将烧毁芯

5、片。1. 寄生可控硅结构寄生可控硅结构2.7.4 寄生可控硅寄生可控硅闩锁效应闩锁效应RSRWIRSIRWVDDGNDVON-P-VO（1）减小减小RS和和RW ：均匀且均匀且充分设计阱和衬底的电源和充分设计阱和衬底的电源和地的欧姆接触，并用金属线地的欧姆接触，并用金属线连接，必要时采用环结构。连接，必要时采用环结构。VDDGNDVoViP-SubN-阱阱p+p+p+n+n+n+RWRSVDDGNDVoViRSViP-SubN-阱阱p+p+p+n+n+n+RWn+p+N-阱阱2. 消除闩锁效应措施消除闩锁效应措施版图设计版图设计RSRWIRSIRWVDDGNDVON-P-VO（2）减小减小np

6、nnpn和和pnppnp ：加大加大MOS管源漏区距阱边界的距离，管源漏区距阱边界的距离，必要时采用伪收集极结构。必要时采用伪收集极结构。VDDGNDVoViP-SubN-阱阱p+p+p+n+n+n+RWRSVDDGNDVoViRSViP-SubN-阱阱p+p+p+n+n+n+RWn+p+n+N-阱阱2.7.4 寄生可控硅寄生可控硅闩锁效应闩锁效应2. 消除闩锁效应措施消除闩锁效应措施版图设计版图设计2.7.4 寄生可控硅寄生可控硅闩锁效应闩锁效应（1）增加阱的结深增加阱的结深 （2）采用外延衬底采用外延衬底（3）采用外延衬底时，同采用外延衬底时，同时可采用埋层方法，增加阱时可采用埋层方法，增加阱的结深，型层减速场。的结深，型层减速场。（4）输入信号不能过高输入信号不能过高（5）负载电容不易过大负载电容