《半导体集成电路》期末考试试题库.doc

1、1第一部分 考试试题第 0 章 绪论1.什么叫半导体集成电路？2.按照半导体集成电路的集成度来分，分为哪些类型，请同时写出它们对应的英文缩写？3.按照器件类型分，半导体集成电路分为哪几类？4.按电路功能或信号类型分，半导体集成电路分为哪几类 ？5.什么是特征尺寸？它对集成电路工艺有何影响 ？6.名词解释：集成度、 wafer size、 die size、摩尔定律？第 1 章 集成电路的基本制造工艺1.四层三结的结构的双极型晶体管中隐埋层的作用？2.在制作晶体管的时候，衬底材料电阻率的选取对器件有何影响？。3.简单叙述一下 pn 结隔离的 NPN 晶体管的光刻步骤？4.简述硅栅 p 阱 CMO

2、S 的光刻步骤？5.以 p 阱 CMOS 工艺为基础的 BiCMOS 的有哪些不足？6.以 N 阱 CMOS 工艺为基础的 BiCMOS 的有哪些优缺点？并请提出改进方法。 7. 请画出 NPN 晶体管的版图，并且标注各层掺杂区域类型。8.请画出 CMOS 反相器的版图，并标注各层掺杂类型和输入输出端子。第 2 章 集成电路中的晶体管及其寄生效应21.简述集成双极晶体管的有源寄生效应在其各工作区能否忽略？。2. 什么是集成双极晶体管的无源寄生效应？3. 什么是 MOS 晶体管的有源寄生效应？4. 什么是 MOS 晶体管的闩锁效应，其对晶体管有什么影响?5. 消除“Latch-up”效应的方法？

3、6.如何解决 MOS 器件的场区寄生 MOSFET 效应？7. 如何解决 MOS 器件中的寄生双极晶体管效应？第 3 章 集成电路中的无源元件1.双极性集成电路中最常用的电阻器和 MOS 集成电路中常用的电阻都有哪些？2.集成电路中常用的电容有哪些。3. 为什么基区薄层电阻需要修正。4. 为什么新的工艺中要用铜布线取代铝布线。5. 运用基区扩散电阻，设计一个方块电阻 200 欧，阻值为 1K 的电阻，已知耗散功率为 20W/c,该电阻上的压降为 5V,设计此电阻。第 4 章 TTL 电路 1.名词解释电压传输特性 开门 /关门电平 逻辑摆幅 过渡区宽度 输入短路电流 输入漏电流静态功耗 瞬态延

4、迟时间 瞬态存储时间 瞬态上升时间 瞬态下降时间 瞬时导通时间2. 分析四管标准 TTL 与非门（稳态时）各管的工作状态？3. 在四管标准与非门中，那个管子会对瞬态特性影响最大，并分析原因以及带来那些困难。34. 两管与非门有哪些缺点，四管及五管与非门的结构相对于两管与非门在那些地方做了改善，并分析改善部分是如何工作的。四管和五管与非门对静态和动态有那些方面的改进。5. 相对于五管与非门六管与非门的结构在那些部分作了改善，分析改进部分是如何工作的。6. 画出四管和六管单元与非门传输特性曲线。并说明为什么有源泄放回路改善了传输特性的矩形性。7. 四管与非门中，如果高电平过低，低电平过高，分析其原

5、因，如与改善方法，请说出你的想法。8. 为什么 TTL 与非门不能直接并联？9. OC 门在结构上作了什么改进，它为什么不会出现 TTL 与非门并联的问题。第 5 章 MOS 反相器1. 请给出 NMOS 晶体管的阈值电压公式，并解释各项的物理含义及其对阈值大小的影响（即各项在不同情况下是提高阈值还是降低阈值） 。 2. 什么是器件的亚阈值特性，对器件有什么影响？3. MOS 晶体管的短沟道效应是指什么，其对晶体管有什么影响？4. 请以 PMOS 晶体管为例解释什么是衬偏效应，并解释其对 PMOS 晶体管阈值电压和漏源电流的影响。5. 什么是沟道长度调制效应，对器件有什么影响？6. 为什么 M

6、OS 晶体管会存在饱和区和非饱和区之分（不考虑沟道调制效应）？7.请画出晶体管的 特性曲线，指出饱和区和非饱和区的工作DSIV4条件及各自的电流方程（忽略沟道长度调制效应和短沟道效应） 。8.给出 E/R 反相器的电路结构，分析其工作原理及传输特性，并计算 VTC 曲线上的临界电压值。9.考虑下面的反相器设计问题：给定 VDD=5V， KN=30uA/V2 ， VT0=1V设计一个 VOL=0.2V 的电阻负载反相器电路，并确定满足 VOL条件时的晶体管的宽长比 (W/L)和负载电阻 RL的阻值。10.考虑一个电阻负载反相器电路： VDD=5V， KN=20uA/V2 ， VT0=0.8V，

7、RL=200K ， W/L=2。计算 VTC 曲线上的临界电压值（ VOL、 VOH、 VIL、 VIH）及电路的噪声容限，并评价该直流反相器的设计质量。11.设计一个 VOL=0.6V 的电阻负载反相器，增强型驱动晶体管VT0=1V， VDD=5V 1）求 VIL和 VIH 2）求噪声容限 VNML和VNMH12.采用 MOSFET 作为 nMOS 反相器的负载器件有哪些优点？13.增强型负载 nMOS 反相器有哪两种电路结构？简述其优缺点。14.以饱和增强型负载反相器为例分析 E/E 反相器的工作原理及传输特性。 15 试比较将 nMOS E /E 反相器的负载管改为耗尽型 nMOSFET

8、后，传输特性有哪些改善？ 16.耗尽型负载 nMOS 反相器相比于增强型负载 nMOS 反相器有哪些好处？17 有一 nMOS E /D 反相器，若 VTE=2V， VTD=-2V， KNE/KND=25， VDD=2V，求此反相器的高、低输出逻辑电平是多少？518.什么是 CMOS 电路？简述 CMOS 反相器的工作原理及特点。19. 根据 CMOS 反相器的传输特性曲线计算 VIL和 VIH。20. 求解 CMOS 反相器的逻辑阈值，并说明它与哪些因素有关？21. 为什么的 PMOS 尺寸通常比 NMOS 的尺寸大？22考虑一个具有如下参数的 CMOS 反相器电路：VDD=3.3V VTN

9、=0.6V VTP=-0.7V KN =200uA/V2 Kp=80uA/V2计算电路的噪声容限。23. 采用 0.35um 工艺的 CMOS 反相器，相关参数如下： VDD=3.3VNMOS： VTN=0.6V NCOX =60uA/V2 (W/L)N=8PMOS： VTP=-0.7V pCOX =25uA/V2 (W/L)P=12求电路的噪声容限及逻辑阈值。24设计一个 CMOS 反相器，NMOS： VTN=0.6V NCOX=60uA/V2PMOS： VTP=-0.7V PCOX=25uA/V2电源电压为 3.3V， LN=LP=0.8um1）求 VM=1.4V 时的 WN/WP。2）此

10、 CMOS 反相器制作工艺允许 VTN 、 VTP的值在标称值有正负 15%的变化，假定其他参数仍为标称值，求 VM的上下限。25举例说明什么是有比反相器和无比反相器。26以 CMOS 反相器为例，说明什么是静态功耗和动态功耗。627在图中标注出上升时间 tr、下降时间 tf、导通延迟时间、截止延迟时间，给出延迟时间 tpd的定义。若希望 tr=tf，求 WN/WP。VinVouttt第 6 章 CMOS 静态逻辑门1. 画出 F=AB 的 CMOS 组合逻辑门电路。2. 用 CMOS 组合逻辑实现全加器电路。3. 计算图示或非门的驱动能力。为保证最坏工作条件下，各逻辑门的驱动能力与标准反相器

11、的特性相同， N 管与 P 管的尺寸应如何选取？VDDBBAAF4. 画出 F= 的 CMOS 组合逻辑门电路，并计算该复合逻辑门的驱+CD7动能力。 5简述 CMOS 静态逻辑门功耗的构成。6. 降低电路的功耗有哪些方法？7. 比较当 FO=1 时，下列两种 8 输入的 AND 门，那种组合逻辑速度更快？3/10125/3第 7 章 传输门逻辑一、填空1写出传输门电路主要的三种类型和他们的缺点：（1） ，缺点： ；（2） ，缺点： ；（3） ，缺点： 。2传输门逻辑电路的振幅会由于 减小，信号的 也较复杂，在多段接续时，一般要插入 。3. 一般的说，传输门逻辑电路适合 逻辑的电路。比如常用的

12、 和 。二、解答题1分析下面传输门电路的逻辑功能，并说明方块标明的 MOS 管的作用。82. 根据下面的电路回答问题：分析电路，说明电路的 B 区域完成的是什么功能，设计该部分电路是为了解决 NMOS 传输门电路的什么问题？3假定反向器在理想的 VDD/2时转换 , 忽略沟道长度调制和寄生效应，根据下面的传输门电路原理图回答问题。（ 1） 电路的功能是什么？（ 2） 说明电路的静态功耗是否为零，并解释原因。4. 分析比较下面 2 种电路结构，说明图 1 的工作原理，介绍它和图2 所示电路的相同点和不同点。9图 1 图 25根据下面的电路回答问题。已知电路 B 点的输入电压为 2.5V， C 点

13、的输入电压为 0V。当 A 点的输入电压如图 a 时，画出 X 点和 OUT 点的波形，并以此说明 NMOS和 PMOS 传输门的特点。A 点的输入波形6写出逻辑表达式 C=A B 的真值表，并根据真值表画出基于传输门的电路原理图。7. 相同的电路结构，输入信号不同时，构成不同的逻辑功能。以下电路在不同的输入下可以完成不同的逻辑功能，写出它们的真值表，判断实现的逻辑功能。10图 1 图 28.分析下面的电路，根据真值表，判断电路实现的逻辑功能。第 8 章 动态逻辑电路一、填空1对于一般的动态逻辑电路，逻辑部分由输出低电平的 网组成，输出信号与电源之间插入了栅控制极为时钟信号的 ,逻辑网与地之间插入了栅控制极为时钟信号的 。2.对于一个级联的多米诺逻辑电路，在评估阶段：对 PDN 网只允许有 跳变，对 PUN 网只允许有 跳变，PDN 与 PDN 相连或 PUN 与 PUN 相连时中间应接入 。二、解答题1. 分析电路，已知静态反向器的预充电时间，赋值时间和传输延迟都为 T/2。说明当输入产生一个 0-1 转换时会发生什么问题? 当 1-0 转换时会如何? 如果这样，描述会发生什么并在电路的某处插入一个反