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浅析MOS管在集成电路的详细应用

2019-1-7 14:58:52 2596 MOS管

0 `　　目前，在设计中使用的主要有3种电阻器：多晶硅、MOS管以及电容电阻。在设计中，要根据需要灵活运用这3种电阻，使芯片的设计达到最优。　　1、MOS管集成电路的性能及特点　　1、功耗低MOS管集成电路采用场效应管，且都是互补结构，工作时两个串联的场效应管总是处于一个管导通，另一个管截止的状态，电路静态功耗理论上为零。实际上，由于存在漏电流，MOS管电路尚有微量静态功耗。单个门电路的功耗典型值仅为20mW，动态功耗（在1MHz工作频率时）也仅为几mW。　　2、工作电压范围宽MOS管集成电路供电简单，供电电源体积小，基本上不需稳压。国产CC4000系列的集成电路，可在3~18V电压下正常工作。　　3、逻辑摆幅大MOS管集成电路的逻辑高电平“1”、逻辑低电平“0”分别接近于电源高电位VDD及电影低电位VSS。当VDD=15V，VSS=0V时，输出逻辑摆幅近似15V。因此，MOS管集成电路的电压电压利用系数在各类集成电路中指标是较高的。　　4、输入阻抗高MOS管集成电路的输入端一般都是由保护二极管和串联电阻构成的保护网络，故比一般场效应管的输入电阻稍小，但在正常工作电压范围内，这些保护二极管均处于反向偏置状态，直流输入阻抗取决于这些二极管的泄露电流，通常情况下，等效输入阻抗高达103~1011Ω，因此MOS管集成电路几乎不消耗驱动电路的功率。　　5、温度稳定性能好由于MOS管集成电路的功耗很低，内部发热量少，而且，MOS管电路线路结构和电气参数都具有对称性，在温度环境发生变化时，某些参数能起到自动补偿作用，因而MOS管集成电路的温度特性非常好。一般陶瓷金属封装的电路，工作温度为-55~+125℃;塑料封装的电路工作温度范围为-45~+85℃。　　6、扇出能力强扇出能力是用电路输出端所能带动的输入端数来表示的。由于MOS管集成电路的输入阻抗极高，因此电路的输出能力受输入电容的限制，但是，当MOS管集成电路用来驱动同类型，如不考虑速度，一般可以驱动50个以上的输入端。　　2、MOS管集成电路电阻的应用　　1多晶硅电阻集成电路中的单片电阻器距离理想电阻都比较远，在标准的MOS管工艺中，最理想的无源电阻器是多晶硅条。　　ρ为电阻率;t为薄板厚度;R□=（ρ/t）为薄层电阻率，单位为Ω/□;L/W为长宽比。由于常用的薄层电阻很小，通常多晶硅最大的电阻率为100Ω/□，而设计规则又确定了多晶硅条宽度的最小值，因此高值的电阻需要很大的尺寸，由于芯片面积的限制，实际上是很难实现的。当然也可以用扩散条来做薄层电阻，但是由于工艺的不稳定性，通常很容易受温度和电压的影响，很难精确控制其绝对数值。寄生效果也十分明显。无论多晶硅还是扩散层，他们的电阻的变化范围都很大，与注入材料中的杂质浓度有关。不容易计算准确值。由于上述原因，在集成电路中经常使用有源电阻器。 ` 2
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