《MOS集成电路》课件

《MOS集成电路》课程导览欢迎来到《MOS集成电路》课程！我们将深入探讨MOS集成电路的原理、结构、设计、应用以及未来发展趋势。MOS集成电路概述定义MOS集成电路是利用金属氧化物半导体（MOS）技术制造的集成电路，是现代电子设备的核心组件。特点高集成度、低功耗、低成本、性能优越，在各种电子产品中得到广泛应用。MOS管工作原理1结构栅极、源极、漏极、氧化层、衬底2原理栅极电压控制源漏极间电流3类型增强型、耗尽型、NMOS、PMOSMOS管参数和特性参数阈值电压、漏极电流、导通电阻、跨导、栅极容量特性线性区、饱和区、截止区、漏极电流特性曲线、栅极电压特性曲线MOS管结构与制造1衬底制备2氧化层生长3光刻工艺4离子注入5金属化6封装测试理想MOS管模型11.理想开关完全导通或完全截止22.线性关系漏极电流与栅极电压成正比33.无延迟开关动作无时间延迟实际MOS管模型1.阈值电压实际MOS管的阈值电压会随温度、制造工艺等因素发生变化2.寄生电容MOS管内部存在寄生电容，会影响其工作频率3.漏极电流特性实际MOS管的漏极电流特性曲线与理想模型存在差异MOS管放大电路共源极放大输入电压变化引起输出电流变化共漏极放大输入电压变化引起输出电压变化共栅极放大高输入阻抗、低输出阻抗MOS管开关电路1开关特性MOS管可作为电子开关，控制电路的通断2应用数字逻辑电路、时钟电路、电源控制电路3优点快速、低功耗、高集成度MOS管数字逻辑电路与非门当输入信号都为高电平时，输出为低电平或非门当输入信号都为低电平时，输出为高电平非门输出信号与输入信号取反CMOS逻辑电路基础CMOS工艺利用NMOS和PMOS管构成互补结构，实现逻辑功能特点低功耗、高噪声容限、高集成度，是现代集成电路的核心技术CMOS工艺技术1氧化层生长2光刻工艺3离子注入4金属化5封装测试CMOS逻辑电路设计逻辑设计利用逻辑门实现复杂逻辑功能电路设计根据逻辑设计，选择合适的CMOS电路结构版图设计绘制电路版图，用于制造集成电路CMOS存储器电路1SRAM静态随机存取存储器2DRAM动态随机存取存储器3ROM只读存储器4EEPROM电可擦可编程只读存储器CMOS运算电路CMOS模拟电路放大器电压放大器、电流放大器、差分放大器滤波器低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器振荡器正弦波振荡器、方波振荡器MOS集成电路的发展趋势1高集成度进一步提高集成度，实现更多功能2低功耗降低功耗，延长电池续航时间3高性能提高工作速度和处理能力4新材料探索新型材料，突破传统技术限制5人工智能结合人工智能，开发更智能的电子设备MOS集成电路封装技术DIP封装双列直插式封装，易于安装和拆卸SMD封装表面贴装式封装，体积小，适合高密度电路BGA封装球栅阵列封装，高集成度，适合高性能电路MOS集成电路可靠性1可靠性指标MTBF（平均无故障时间）、FIT（故障率）2失效机制热失效、电应力失效、机械失效3可靠性测试高温测试、高湿测试、振动测试、冲击测试MOS集成电路应用实例——微处理器功能控制计算机的运行特点高性能、高集成度、低功耗MOS集成电路应用实例——存储器存储类型SRAM、DRAM、ROM、EEPROM应用计算机、手机、平板电脑等电子设备MOS集成电路应用实例——运算放大器功能放大信号、滤波、振荡应用音频放大器、视频放大器、信号处理电路MOS集成电路应用实例——模拟/数字转换器11.转换功能将模拟信号转换成数字信号22.应用数据采集、信号处理、控制系统MOS集成电路应用实例——射频电路功能无线通信、信号发射和接收应用手机、无线网络、卫星通信MOS集成电路应用实例——电源管理电路1功能电源转换、电压调节、电流限制2应用手机、笔记本电脑、平板电脑3特点高效率、低功耗、高集成度MOS集成电路应用实例——传感器电路温度传感器测量温度压力传感器测量压力光传感器测量光强MOS集成电路应用实例——图像传感电路功能将光信号转换成电信号应用数码相机、手机、监控摄像头MOS集成电路应用实例——通信电路1调制解调器将数字信号转换成模拟信号，反之亦然2编码解码器对数据进行编码和解码3放大器放大信号，提高通信距离MOS集成电路应用实例——电源管理电路功能电源转换、电压调节、电流限制应用手机、笔记本电脑、平板电脑MOS集成电路应用实例——功率电子电路功率转换直流-直流转