09电科《集成电路设计原理》试卷+答案(A卷)

第第3页共6巢湖学院2023—2023学年度其次学期09(A命题人陈初侠统分人 复核人题号一二三题号一二三四总分得分〔场得分评卷人考 线得分评卷人〔共30分〕间1.〔1分〕 年，第一次观测到了具有放大作用的晶体管。时试订2〔2〕摩尔定律是指考。3.〔3〕集成电路按工作原理来分可分为、、 。号学装4.〔4分〕光刻的工艺过程有底膜处理、涂胶、前烘、 、、、 和去胶。5.〔4分〕MOSFET可以分为 、 、、 四种根本类型。名姓 6.〔3分〕影响MOSFET阈值电压的因素有： 、以及 。7.〔2〕CMOSV，V分别作为PMOSNMOSin out级 和 ； 作为PMOS的源极和体端， 作为NMOS的源极和体端。班 8〔2分〕CMOS规律电路的功耗可以分为 和 。DD

T

3.CMOS〕教室 4.简述动态电路的优点和存在的问题。教〔场考 线时 订得分评卷人试考得分评卷人〔12〕1〔6〕CMOSYABDCD的电路号 装学 图，要求使用的MOS管最少。名姓级班2〔12〕如下图，M1M2VB

V VG

V，请问：A假设都是NMOS，它们各工作在什么状态?假设都是PMOS，它们各工作在什么状态?K

effKK /(K1 2 1〕室教〔场考 线时 订试考

K)。2号 装学名姓级班4巢湖学院2023—2023学年度其次学期09(A)参考答案〔共30分〕11分194722分〕集成电路中的晶体管数目〔也就是集成度〕大约每18个月翻一番33分〕数字集成电路，模拟集成电路，数模混合集成电路44分〕曝光，显影，坚膜，刻蚀54分〕增加型NMO，耗尽型NMO，增加型PMO，耗尽型PMOS63分〕栅电极材料，栅氧化层的质量和厚度，衬底掺杂浓度72分〕VDGND82分〕动态功耗，静态功耗93分4，，216分〕(ABCD，ABAB，ABC〔520〕答：n阱CMOS1.预备硅片材料；2.n3.场区隔离；4.形成多n阱的作用：作为PMOSPMOS管做在n答：场区氧化的作用：隔离MOS晶体管。LOCOS工艺的缺点：会形成鸟嘴，使有源区面积比幅员设计的小。更好的隔离方法：浅槽隔离技术。答：1.是一无比电路,具有最大的规律摆幅；2.在低电平状态不存在直流导通电流；静态功耗低；4.直流噪声容限大；5.承受对称设计获得最正确性能。答：动态电路的优点：1.削减了MOS管数目，有利于减小面积；减小了电容，有利于提高速度；保持了无比电路的特点。动态电路存在的问题：1.靠电荷存储效应保存信息，影响电路的牢靠性；存在电荷共享、级联、电荷泄漏等问题；需要时钟信号掌握，增加设计简单性。〔12〕16分〕 6分〕VDDBVDDBDCYACBDVDDABCY3〔38分〕1〔12分〕解：计算MOSFET导电因子：W

3.98.851014 0.26C (

0ox( 220 584.1(AV2) 4分n ox L

n t L 2.6107ox

0.13当V 1.0V(>VGS

=0.3V)、VDS

0.3V(<V VGS

0.7V)时，NMOS管处于线性区，线性区电流为：1I [(V V)V

96.3765(A) 4D GS

T

2 DS当V 1.0V(>VGS

=0.3V)、VDS

0.9V(>V VGS

0.7V)时，NMOS管处于饱和区，饱和区电流为：I (VD 2 GS

V)2143.1045(A) 4T212分〕解：设中间节点为C。分析知当电压满足V <VB G

V<VT

时，在电路到达稳态之后，M1和M2都导通。于是对M1而言，有V V

0，即Vc<V

-V。GS T又V -V

G TV V

M1G T

DS GS TM2而言，有V VGS T

V ，故M2工作于线性区。 3分DS依据NMOSFET和PMOSFETPMOSFETM1工作于线性区，M2工作于饱和区。 3分 取一例证明以此题中的NMOSFET和给定的偏压为例两个NMOS管等效为一个NMOS管后，依V <V -V <V 知该等效管应工作于饱和区。故对M1、M2和等B G T AMeff有：ID1I

K(V1 GK[(V

V V)2T CV V)2

V V

)2]D2 2 G T

G T CI K (V V V)2Deff eff G T BI I I

1 1 1则有D1

D2Deff

由I ＝I

知： K K 1 2

eff

D1

Deff

K K 1 2

eff即K =KK/(K+K) 6分eff 1 2 1 2314分〕解：先考虑瞬态特性要求：t t

t

P0.1

1

1.92 P

N0.1

1

1.92Nr由r

r (1)2PCLPDD NPDD NDD

2(1) P

f f CLf KV

(1)2N

2(1)N

0.1

(4 V

0.28

0.233

V 0.3

0.25V 1.2 V 1.2得K 4.08104A/V2,K 4.22104A/V2 (2分)P 1W

N1W K

)C

( ) 0OXP 2 LP P而

2 LP P

OX (2K

1W ( )C

1W ( )

0OXN 2 LN nOX 2 LN n tOXW( )代入相关参数可得L

8.09,即

W1.052mP

(2W(

2.89

W0.376mNL考察噪声容限：由 V 1KV

V

(2V=

KV K