淺析MOS管在集成電路的詳細(xì)應(yīng)用
發(fā)布日期：
2019-01-08 瀏覽次數(shù)： 1,124
目前，在設(shè)計(jì)中使用的主要有3種電阻器：多晶硅、MOS管以及電容電阻。在設(shè)計(jì)中，要根據(jù)需要靈活運(yùn)用這3種電阻，使芯片的設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)。
1、MOS管集成電路的性能及特點(diǎn)
1、功耗低MOS管集成電路采用場(chǎng)效應(yīng)管，且都是互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，工作時(shí)兩個(gè)串聯(lián)的場(chǎng)效應(yīng)管總是處于一個(gè)管導(dǎo)通，另一個(gè)管截止的狀態(tài)，電路靜態(tài)功耗理論上為零。實(shí)際上，由于存在漏電流，MOS管電路尚有微量靜態(tài)功耗。單個(gè)門(mén)電路的功耗典型值僅為20mW，動(dòng)態(tài)功耗（在1MHz工作頻率時(shí)）也僅為幾mW。
2、工作電壓范圍寬MOS管集成電路供電簡(jiǎn)單，供電電源體積小，基本上不需穩(wěn)壓。國(guó)產(chǎn)CC4000系列的集成電路，可在3~18V電壓下正常工作。
3、邏輯擺幅大MOS管集成電路的邏輯高電平“1”、邏輯低電平“0”分別接近于電源高電位VDD及電影低電位VSS。當(dāng)VDD=15V，VSS=0V時(shí)，輸出邏輯擺幅近似15V。因此，MOS管集成電路的電壓電壓利用系數(shù)在各類集成電路中指標(biāo)是較高的。
4、輸入阻抗高M(jìn)OS管集成電路的輸入端一般都是由保護(hù)二極管和串聯(lián)電阻構(gòu)成的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，故比一般場(chǎng)效應(yīng)管的輸入電阻稍小，但在正常工作電壓范圍內(nèi)，這些保護(hù)二極管均處于反向偏置狀態(tài)，直流輸入阻抗取決于這些二極管的泄露電流，通常情況下，等效輸入阻抗高達(dá)103~1011Ω，因此MOS管集成電路幾乎不消耗驅(qū)動(dòng)電路的功率。
5、溫度穩(wěn)定性能好由于MOS管集成電路的功耗很低，內(nèi)部發(fā)熱量少，而且，MOS管電路線路結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)都具有對(duì)稱性，在溫度環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，某些參數(shù)能起到自動(dòng)補(bǔ)償作用，因而MOS管集成電路的溫度特性非常好。一般陶瓷金屬封裝的電路，工作溫度為-55~+125℃;塑料封裝的電路工作溫度范圍為-45~+85℃。
6、扇出能力強(qiáng)扇出能力是用電路輸出端所能帶動(dòng)的輸入端數(shù)來(lái)表示的。由于MOS管集成電路的輸入阻抗極高，因此電路的輸出能力受輸入電容的限制，但是，當(dāng)MOS管集成電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)同類型，如不考慮速度，一般可以驅(qū)動(dòng)50個(gè)以上的輸入端。
2、MOS管集成電路電阻的應(yīng)用
1多晶硅電阻集成電路中的單片電阻器距離理想電阻都比較遠(yuǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)的MOS管工藝中，最理想的無(wú)源電阻器是多晶硅條。
ρ為電阻率;t為薄板厚度;R□=（ρ/t）為薄層電阻率，單位為Ω/□;L/W為長(zhǎng)寬比。由于常用的薄層電阻很小，通常多晶硅最大的電阻率為100Ω/□，而設(shè)計(jì)規(guī)則又確定了多晶硅條寬度的最小值，因此高值的電阻需要很大的尺寸，由于芯片面積的限制，實(shí)際上是很難實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然也可以用擴(kuò)散條來(lái)做薄層電阻，但是由于工藝的不穩(wěn)定性，通常很容易受溫度和電壓的影響，很難精確控制其絕對(duì)數(shù)值。寄生效果也十分明顯。無(wú)論多晶硅還是擴(kuò)散層，他們的電阻的變化范圍都很大，與注入材料中的雜質(zhì)濃度有關(guān)。不容易計(jì)算準(zhǔn)確值。由于上述原因，在集成電路中經(jīng)常使用有源電阻器。
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