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第一章 半导体表面场效应1

目录1

§1.1电场作用下的半导体表面3

1.1.1半导体表面多数载流子积累3

1.1.2半导体表面载流子耗尽4

1.1.3半导体表面载流子反型5

§1.2MOS电容7

1.2.1理想MOS电容7

1.2.2实际MOS电容15

1.3.1开启电压VT16

§1.3MOS结构的开启电压16

1.3.2氧化层厚度d0的影响18

1.3.3耗尽层空间电荷QD的影响18

1.3.4氧化层中正电荷Qss的影响19

第二章 MOS场效应晶体管（MOSFET）21

§2.1概述21

§2.2MOS场效应晶体管的工作原理22

2.2.1MOS场效应管的基本结构22

2.2.2增强型MOS管的工作原理23

2.2.3耗尽型MOS场效应管26

2.2.4漏源电压对导电沟道的影响28

§2.3MOS场效应管的特性30

2.3.1MOS场效应管的输出特性30

一、Ⅰ区——非饱和区33

二、Ⅱ区——饱和区34

三、Ⅲ区——击穿区35

2.3.2MOS场效应管的转移特性36

§2.4MOS场效应管漏极电流的定量分析37

§2.5MOS场效应管的四种类型43

2.6.1开启电压VT和夹断电压Vp47

§2.6MOS场效应管的主要性能参数47

2.6.2跨导gm49

2.6.3输入阻抗52

第三章 MOS集成电路的特殊问题55

§3.1MOS集成电路线路结构的特殊性55

3.1.1级间直接耦合55

3.1.2“天然”的隔离56

3.1.3“地铁”式布线58

3.1.4用MOS管代替电阻59

3.2.1寄生MOS管62

§3.2MOS集成电路的寄生效应62

3.2.2寄生电容63

§3.3MOS集成电路的体效应（衬底效应）65

3.3.1体效应（衬底效应）65

3.3.2体效应的应用67

§3.4栅极击穿与保护69

第四章 MOS反相器71

§4.1概述71

§4.2电阻负载MOS反相器72

4.2.1MOS反相器的工作原理72

4.2.2MOS反相器工作原理的图解分析73

4.2.3输出低电平值76

4.2.4MOS反相器的静态稳定工作条件79

4.2.5举例计算79

§4.3以MOS管作为负载的MOS反相器80

4.3.1饱和型负载MOS反相器（图4-8）80

4.3.2非饱和型负载MOS反相器86

§4.4MOS负载反相器传输特性的定量分析89

§4.5MOS反相器的瞬态响应92

4.5.1上升时间tr93

4.5.2下降时间tf95

4.5.3举例计算97

§4.6提高MOS反相器开关速度的措施97

第五章 MOS逻辑电路102

§5.1静态MOS门电路102

5.1.1“与非”门103

5.1.2“或非”门103

5.1.3“与或非”门105

5.1.4正负逻辑门105

5.1.5“异或”门106

5.1.6MOS“三态输出”电路109

5.1.7MOS驱动器110

§5.2级间“门控管”耦合方式113

§5.3静态MOS触发器119

5.3.1基本MOS触发器119

一、基本R-S触发器119

二、时钟基本R-S触发器121

三、门控记忆基本触发器（准静态基本触发器）122

5.3.2J-K型MOS触发器124

一、静态D触发器129

5.3.3D型MOS触发器129

二、准静态D型触发器131

§5.4动态MOS逻辑电路133

5.4.1概述133

5.4.2栅极电容的电荷存贮效应135

§5.5动态MOS反相器136

5.5.1有比动态MOS反相器136

5.5.2无比动态MOS反相器140

5.6.1有比动态MOS“与非”门和“或非”门143

§5.6动态MOS门电路143

5.6.2无比动态MOS“与非”门和“或非”门144

§5.7动态MOS触发器144

5.7.1D型动态MOS触发器145

一、两相有比电路145

二、两相无比电路147

三、四相无比电路149

5.7.2J-K型动态MOS触发器153

一、准动态J-K型触发器153

二、全动态J-K型触发器154

§6.1概述157

第六章 CMOS数字集成电路157

§6.2CMOS反相器160

6.2.1CMOS反相器的工作原理160

6.2.2CMOS反相器的传输特性163

一、CMOS反相器的图解分析163

二、CMOS反相器传输特性的定量分析168

6.2.3几种反相器的传输特性171

6.2.4CMOS反相器的功耗172

一、工作原理176

§6.3CMOS传输门176

二、传输门通导电阻的定量分析179

§6.4CMOS逻辑门电路183

6.4.1CMOS“与非”门183

6.4.2CMOS“或非”门184

6.4.3CMOS“与或非”门185

6.4.4CMOS门输入端的扩展187

6.4.5CMOS“异－或”门188

6.4.6CMOS门输入端并联效应189

§6.5CMOS触发器193

6.5.1基本R-S触发器193

6.5.2门控记忆基本触发器194

6.5.3D型CMOS触发器196

6.5.4J-K型CMOS触发器200

§6.6CMOS电路的栅极保护202

6.6.1单二极管保护202

6.6.2电阻、二极管保护电路203

7.1.1MOS寄存器206

一、静态MOS寄存器206

§7.1MOS寄存器和移位寄存器206

第七章 MOS数字部件206

二、准静态MOS寄存器209

三、动态MOS寄存器210

7.1.2MOS移位寄存器211

§7.2MOS随机存取存贮器（RAM）213

7.2.1概述213

7.2.2存贮单元214

一、静态存贮单元214

二、动态存贮单元216

7.2.3RAM存贮原理221

7.3.1ROM的工作原理224

§7.3MOS只读存贮器（ROM）224

7.3.2可编程序只读存贮器（PROM）和再编程序只读存贮器（RROM）227

一、PROM227

二、RROM228

§7.4ROM的应用232

7.4.1代码转换器232

7.4.2八段译码显示电路236

§7.5MOS二－十进制计数器238

§8.1CCD的结构244

第八章 电荷耦合器件（CCD）244

§8.2信息的存贮245

§8.3信息的传输246

§8.4信息的输入与输出249

8.4.1信息的输入250

8.4.2信息的输出250

附录Ⅰ MOS数字集成电路主要参数的测试252

附录Ⅱ 部分国产MOS数字集成电路的主要技术参数258

附录Ⅲ MOS数字集成电路与TTL电路的耦合问题266

附录Ⅳ MOS数字集成电路的正确使用270

附录V 几种MOS工艺简介275