1、集成电路原理与设计第四章 MOS逻辑集成电路 4.1 MOS器件的基本电学特性4.1.1 MOSFET的结构与工作原理4.1.2 MOS器件的阈值电压 Vth 4.1.3 MOSFET的简单大信号模型参数4.1.4 MOSFET小信号参数4.1.5 MOS器件分类与比较4.1.6 MOS器件与双极型晶体管 BJT的比较 4.2 NMOS逻辑 IC4.2.1 静态 MOS反相器分类与比较4.2.2 NMOS反相器Date 1王向展集成电路原理与设计 4.3 CMOS反相器4.3.1 CMOS逻辑电路的特点4.3.2 CMOS传输门 4.4 静态 CMOS逻辑门电路4.4.1 CMOS基本门电路
2、4.5 动态和准静态 CMOS电路4.5.1 动态 CMOS电路 4.6 CMOS变型电路4.6.1 伪 NMOS逻辑4.6.2 钟控 CMOS逻辑（ C2MOS）4.6.3 预充电鉴别逻辑（ P-E逻辑）4.6.4多米诺（ Domino） CMOS逻辑Date 2王向展集成电路原理与设计 4.1 MOS器件的基本电学特性4.1.1 MOSFET的结构与工作原理MOSFET是 Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor的英文缩写，平面型器件结构，按照导电沟道的不同分为 NMOS和 PMOS器件。MOS器件基于表面感应的原理，是利用垂直的栅压 VGS实
3、现对水平 IDS的控制。它是 多子 （多数载流子）器件。用 跨导 描述放大能力。Date 3王向展集成电路原理与设计图 4.1 NMOS结构示意图 MOSFET(器件 /电路 )的特点1. 只靠一种载流子工作，称为多子器件。2. 可看作 “压控电阻器 ”。3. 无少子存储效应，可制成高速器件。4. 输入阻抗高，驱动电流小。适于大规模集成，是VLSI、 ULSI的基础。低压低功耗电路。5. 热稳定性好。 (负温度系数 )6. 缺点是导通压降大，输入电容大，驱动能力弱。Date 4王向展集成电路原理与设计图 4.2 不同 VG下 NMOSFET能带分布 Date 5王向展集成电路原理与设计4.1.
4、2 MOSFET的阈值电压阈值电压 - 使 MOS器件沟道区进入强反型(S=2FB) 所加的栅电压。 （ 4.1） Date 6王向展集成电路原理与设计式中 MS - 栅与衬底的接触电势差VBS - 衬底与源之间的衬偏电压S - 衬底表面势FB - 硅衬底的体费米势QSS - 硅与 Si2O界面的单位面积电荷量 (C/cm2)QB0 - 零衬偏时 Si2O下面耗尽层单位面积的电荷量 (C/cm2)Qi - 调沟离子注入时引入的单位面积电荷量 (C/cm2)Cox - 电位面积的栅电容VFB - 平带电压 - 体效应因子（衬底偏置效应因子） (V1/2)Date 7王向展集成电路原理与设计(C/cm2) (“+” for PMOS, “” for NMOS) (C/cm2) NSS=10101011 (cm-2)(F/cm2 )Date 8王向展集成电路原理与设计ni=1.51010cm-3 （ 测量值）MS = 体材料的接触电势 栅材料的接触电势（注：接触电势相对于本征 Si而言） Date 9王向展集成电路原理与设计Date 10王向展
