第3章 器件

3.2极管

每个数字电路MOS管道中含有一定数量的反向偏置二极管。

二级效应：雪崩击穿：反向偏压的增加提高了结上电场的强度，从而加速了穿越耗尽区域的载流子的高速。达到临界场强度Eiru当载流子的能量达到足够高的水平时，当与无法移动的硅原子碰撞时，就形成了电子空穴。这些载流子在离开耗尽区域之前形成了更多的载流子。

虽然雪崩击穿本身并不是破坏性的，其影响在反向偏置后消失，但建议不要使二极管长期处于这种状态，因为大电流和由此产生的热耗可能会对设备结构造成永久性损坏。

3.3MOS(FET)晶体管

静态特性

主要优点：作为一个开关，它具有良好的性能和寄生效应。它具有较高的集成密度和相对简单的制造工艺，这是我们可能以非常经济的方式生产大而复杂的电路。

从简单的角度来看，晶体管被视为开关。当电源施加到格栅上并且大于给定值时(阈值电压)VT）一导电沟形成于源与漏之间。当泄漏和源之间存在电压差时，电流会在它们之间流动。通道的导电性由格栅电压调节：当格栅与源之间的电压差越大，电阻越小，电流越大，当格栅电压低于阈值时，开关被认为切断。

VT功率函数差、氧化层厚度、耗米势、沟与栅氧层表面捕获的杂质电荷，以及为调节阈值注入的离子剂量。

电阻工作区(电阻区或线性区):VGS＞VT，并在源区和漏区之间增加一个小电压VDS

特点：源区与漏区之间表现为连续沟。

饱和区：VGS-VDS＜VT，

沟长调节效果：导电沟的长度实际上是由添加的VDS调制：增加VDS增加漏结的耗尽区，从而缩短有效沟的长度。

速度饱和的影响不如NMOS显而易见PMOS临界电场强度值大，空穴迁移率小于电子，

在大多数数字设计中，晶体管被视为无限的断开电阻和有限的导通电阻Ron组成的开关。

动态特性

一个MOSFET管道的动态响应仅取决于其充电（放电）点寄生电容器、互连线和负载引起的额外电容器所需的时间。

来源：基本的MOS结构，沟道电荷以及泄漏和源反向偏置pn结的耗尽区。除了MOS除结构电容外，其他两个电容器都是非线性的，电压随之变化。

二级效应

阈值变化：阈值电压5的制造工艺与加体偏电压有关。

热载流子效应：设备尺寸缩小，但电源和工作电压没有相应降低。因此，电场强度增加，电子速度增加。一旦他们达到足够高的能量，他们就会离开硅，隧道穿过栅氧。在栅氧中捕获的电子通常会改变阈值电压NMOS设备的阈值电压降低PMOS阈值电压。

CMOS闩锁效应

第4章 导线

随着设备尺寸的缩小和电路速度的提高，导线寄生效应显示的尺寸缩小特性变得非常重要。影响速度、能耗和可靠性。

集成电路的导线形成复杂的几何形状，导致电容、电阻和电感等待寄生参数效应。

1.它们都会增加传播延迟或相应的性能下降。

2.它们都会影响能耗功率的分布。

3.它们都会产生额外的噪声源，从而影响电路的可靠性。

简化分析：

1.如果导线的电阻很大——例如截面很小的长铝导线的情形，或者外加信号的上升和下降时间很慢，那么电感的影响可以忽略。

2.当导线很短，导线截面很大，或者使用的互联材料电阻率很低时，只能使用电容模型。

3.最后，当相邻导线之间的间距很大，或者当导线只靠近一个很短的距离时，可以忽略导线之间的电容，所有的寄生电容都可以模拟成接地电容。