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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VT 16

§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Vp 47

§2.6MOS场效应管的主要性能参数 47

2.6.2跨导gm 49

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tr 93

4.5.2下降时间tf 95

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、PROM 227

二、RROM 228

§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