MOS集成电路
- MOS集成电路是以金属-氧化物-半导体（MOS）场效应晶体管为主要元件构成的集成电路 。简称MOSIC 。1964年研究出绝缘栅场效应晶体管。直到1968年解决了MOS器件的稳定。MOS集成电路是一种常用的集成电路。最小单元是反相器，由两只金属一氧化物-半导体场效应晶体管组成。这种集成工艺主要用于数字集成电路的制造，电路集成度可以很高。
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60年代末、70年代初，我国在集成电路技术的研究上刚刚起步，只是对双极型小规模集成电路开始进行研制和少量生产。当时,国外MOS电路发展很快，与双极型电路相比，MOS集成电路具有电路简单、功耗低、集成度高的优势，而国内MOS集成电路技术的研究开发上还存在不少困难。一个困难是MOS器件很容易被静电击穿，有人形容说：“MOS、MOS，一摸就死”；另一个难点是MOS器件栅氧化层电荷不易控制，因而大大影响了MOS电路的可生产性与工作稳定性。所以，大家对MOS集成电路的发展前途仍有很多疑虑。
在这样的形势下，半导体车间的徐葭生同志带领十几个中青年教师，从1970年开始，毅然投入了我国MOS集成电路研究开发与应用推广的事业。在当时缺乏技术资料和工艺设备、生产条件十分落后的情况下，大家自力更生、团结奋斗，从工艺和电路设计上解决了栅氧化层电荷与静电损伤保护问题，为MOS集成电路在我国的发展扫清了技术障碍。在此基础上，开发研制成功了中小规模MOS数控系列电路，包括了计数器、寄存器、译码器及各种触发器、门电路等，并进行了小量生产。为了使这些电路得到推广，他们还制作了频率计、数码显示等多种应用部件，到有关单位演示，帮助解决应用中的技术问题。这样，终于使MOS集成电路得到社会认可。在此期间先后接产此数控系列电路的有，北京半导体器件五厂、前门器件厂、上海元件五厂、天津第一半导体厂、石家庄半导体器件厂、保定无线电二厂等。这些数控系列电路在相当长一段时间内成了不少半导体厂的主打产品。清华半导体车间除了派人传授、推广技术之外，还多次举办短训班，帮助这些企业培养生产技术骨干。可以说，清华的半导体车间成为了我国MOS集成技术最早的发源地。
在成功开发、推广中小规模MOS数控系列电路的基础上，半导体车间又进一步向中大规模MOS集成电路进军，先后研制成功050台式计算机(器)全套电路，2240位96字符发生器和1KDRAM等多种大规模集成电路。从1970年开始直至1976年以后相当长的时期内，清华在国内一直保持着MOS集成电路技术的最高水平。
除了集成电路技术本身之外，半导体车间对我国集成电路生产基础条件的发展也起了重要的推动作用。为了满足大规模集成电路生产对于设备的高精度和自动化要求，有很多关键设备都是自制的，例如高精度初缩机、扩散炉和三氯乙烯氧化系统、高速匀胶机、等离子刻蚀机等。有些设备是由半导体车间提出性能要求并进行试用改进，与其它单位协作生产，例如高精度分步重复精缩机就是与我校无线电系、精仪系协作定型生产的，这一精缩机成了当时国内集成电路厂普遍采用的设备。
为了满足大规模集成电路制造对减少灰尘沾污的要求，半导体车间自己设计、自己采购材料、联系施工，对原来的800平方米实验室进行了净化改造，于1975年建成了350平方米、净化级别达到1000级和10000级的超净车间。这是当时国内集成电路生产用的第一个超净车间，它满足了大规模集成电路研制的需要，一直使用到1993年。
按晶体管的沟道导电类型，可分为P沟MOSIC、N沟MOSIC以及将P沟和N沟MOS晶体管结合成一个电路单元的互补MOSIC，分别称为PMOS 、NMOS和CMOS集成电路。随着工艺技术的发展，CMOS集成电路已成为集成电路的主流，工艺也日趋完善和复杂 ，由P阱或N阱CMOS发展到双阱CMOS工艺。80年代又出现了集双极型电路和互补金 属-氧化物-半导体（CMOS）电路优点的BiCMOS集成电路结构。按栅极材料可分为铅栅、硅栅、硅化物栅和难熔金属（如钼、钨）栅等MOSIC，栅极尺寸已由微米进入亚微米（0.5～1微米）和强亚微米（0.5微米以下）量级 。此外，还发展了不同的MOS集成电路结构的MOSIC：如浮栅雪崩注入MOS（FAMOS）结构，用于可擦写只读存贮器；扩散自对准MOS（DMOS）结构和V型槽MOS结构等，可满足高速、高电压要求。近年来发展了以蓝宝石为绝缘衬底的CMOS结构，具有抗辐照、功耗低和速度快等优点。MOSIC广泛用于计算机、通信、机电仪器、家电自动化、航空航天等领域，可使整机体积缩小、工作速度快、功能复杂、可靠性高、功耗低和成本便宜等。
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①制造结构简单，隔离方便。
②电路尺寸小、功耗低适于高密度集成。
③MOS管为双向器件，设计灵活性高。
④具有动态工作独特的能力。
⑤温度特性好。其缺点是速度较低、驱动能力较弱。一般认为MOS集成电路功耗低、集成度高，宜用作数字集成电路；双极型集成电路则适用作高速数字和模拟电路。
由于徐葭生同志对我国集成电路事业的突出贡献，他作为我校仅有的两名代表之一参加了1978年由邓小平倡导召开的全国科学大会。
1 不要超过手册上所列出的极限工作条件的限制。
2 器件上所有空闲的输入端必须接 VDD 或 VSS，并且要接触良好。
3 所有低阻抗设备（例如脉冲信号发生器等）在接到 CMOS 或 NMOS 集成电路输入端以前必然让器件先接通电源，同样设备与器件断开后器件才能断开电源。
4 包含有 CMOS 和 NMOS 集成电路的印刷电路板仅仅是一个器件的延伸，同样需要遵守操作准则。从印刷电路板边缘的接插件直接联线到器件也能引起器件损伤，必须避免一般的塑料包装，印刷电路板接插件上的 CMOS 或 NMOS 集成电路的地址输入端或输出端应当串联一个电阻，由于这些串联电阻和输入电容的时间常数增加了延迟时间。这个电阻将会限制由于印刷电路板移动或与易产生静电的材料接触所产生的静电高压损伤。
5 所有 CMOS 和 NMOS 集成电路的储存和运输过程必须采用抗静电材料做成的容器，而不能按常规将器件插入塑料或放在普通塑料的托盘内，直到准备使用时才能从抗静电材料容器中取出来。
6 所有 CMOS 和 NMOS 集成电路应当放置在接地良好的工作台上，鉴于工作人员也能对工作台产出静电放电，所以工作人员在操作器件之前自身必须先接地，为此建议工作人员要用牢固的导电带将手腕或肘部与工作台表面连接良好。
7 尼龙或其它易产生静电的材料不允许与 CMOS 和 NMOS 集成电路接触。
8 在自动化操作过程中，由于器件的运动，传送带的运动和印刷电路板的运动可能会产生很高的静电压，因此要在车间内使用电离空气鼓风机和增湿机使室内相对湿度在 35% 以上，凡是能和集成电路接触的设备的顶盖、底部、侧面部分均要采用接地的金属或其它导电材料。
9 冷冻室要用二氧化碳制冷，并且要放置隔板，而器件必须放在导电材料的容器内。
10 需要扳直外引线和用手工焊接时，要采用手腕接地的措施，焊料罐也要接地。
11 波峰焊时要采用下面措施：
a 、波峰焊机的焊料罐和传送带系统必须接真地。
b 、工作台采用导电的顶盖遮盖，要接真地。
c 、工作人员必须按照预防准则执行。
d 、完成的工件要放到抗静电容器中，优先送到下一道工序去。
12 清洗印刷电路板要采用下列措施：
a 、蒸气去油剂和篮筐必须接真地，工作人员同样要接地。
b 、不准使用刷子和喷雾器清洗印数电路板。
c 、从清洗篮中拿出来的工件要立即放入蒸汽去油剂中。
d 、只有在工件接地良好或在工件上采用静电消除器后才允许使用高速空气和溶剂。
13 必须有生产线监督者的允许才能使用静电监测仪。
14 在通电状态时不准插入或拔出集成电路，绝对应当按下列程序操作：
a 、插上集成电路或印刷电路板后才通电。
b 、断电后才能拔出集成电路或印刷电路板。
15 告诫使用 MOS 集成电路的人员，决不能让操作人员直接与电气地相连，为了安全的原因，操作人员与地气之间的电阻至少应有 100K。
16 操作人员使用棉织品手套而不要用尼龙手套或橡胶手套。
17 在工作区，禁止使用地毯。
18 除非绝对必要外，都不准工作人员触摸 CMOS 或 NMOS 器件的引线端子。
集成电路论文
集成电路论文
集成电路论文 第 1页 智能配电网中电力变压器的应用研究 摘要 为应对电力系统在新世纪面临的分布式电源并网、电网利用系数低，高可靠性，高 电能质量要求以及数字化技术应用等诸多挑战， 智能电网成为未来电网的主要发展方向。 智能电网的建设离不开高级电力电子装置， 因此电力电子变压器的研究对于建设绿色电 网，智能电网具有重要的意义。 论文首先对智能电网的概念及功能特点进行了介绍， 其 次，论文分析了电力电子变压器的基本原理和拓扑结构， 最后，论文就 AC／AC和AC ／DC /AC这两种典型的电力电子变压器在智能配电网上的应用进行了研究。首先提出 了应用在配电网的基于 AC／AC型电力电子变压器的自动电压稳压器。其次，论文分析 了应用在智能配电网中的基于 AC／DC／AC型电力电子变压器的电能质量控制方案， 构 建了系统的数学模型，详细分析了电力电子变压器输入级、中间隔离级和输出级的控制 策略。
集成电路测试
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第一章 集成电路的测试 1.集成电路测试的定义 集成电路测试是对集成电路或模块进行检测， 通过测量对于集成电路的输出回应和预期 输出比较， 以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程， 是验证设计、 监控生产、 保证 质量、分析失效以及指导应用的重要手段。 .2.集成电路测试的基本原理 输入 X 输出回应 Y 被测电路 DUT（Device Under Test）可作为一个已知功能的实体，测试依据原始输入 x 和网络功能集 F（x），确定原始输出回应 y，并分析 y是否表达了电路网络的实际输出。因 此，测试的基本任务是生成测试输入， 而测试系统的基本任务则是将测试输人应用于被测器 件，并分析其输出的正确性。 测试过程中， 测试系统首先生成输入定时波形信号施加到被测 器件的原始输入管脚， 第二步是从被测器件的原始输出管脚采样输出回应， 最后经过分析处 理得到测试结果。 3.集成电路故障与测
MOS晶体管金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC。
金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而PMOS管和NMOS管共同构 成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC
金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。MOS管构 成的集成电路称为MOS集成电路，而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS-IC。
由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成的MOS管叫作n沟道MOS管，该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS管。n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压(栅源电压为零)时，就有导电沟道产生的n沟道MOS管。
NMOS集成电路是N沟道MOS电路，NMOS集成电路的输入阻抗很高，基本上不需要吸收电流，因此，CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。NMOS集成电路大多采用单组正电源供电，并且以5V为多。CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源，就可与NMOS集成电路直接连接。不过，从NMOS到CMOS直接连接时，由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平，因而需要使用一个(电位)上拉电阻R，R的取值一般选用2~100KΩ。
首先考察一个更简单的器件--MOS电容--能更好的理解MOS管。这个器件有两个电极，一个是金属，另一个是extrinsic silicon(外在硅)，他们之间由一薄层二氧化硅分隔开。金属极就是GATE，而半导体端就是backgate或者body。他们之间的绝缘氧化层称为gate dielectric(栅介质)。图示中的器件有一个轻掺杂P型硅做成的backgate。这个MOS 电容的电特性能通过把backgate接地，gate接不同的电压来说明。MOS电容的GATE电位是0V。金属GATE和半导体BACKGATE在WORK FUNCTION上的差异在电介质上产生了一个小电场。在器件中，这个电场使金属极带轻微的正电位，P型硅负电位。这个电场把硅中底层的电子吸引到表面来，它同时把空穴排斥出表面。这个电场太弱了，所以载流子浓度的变化非常小，对器件整体的特性影响也非常小。
当MOS电容的GATE相对于BACKGATE正偏置时发生的情况。穿过GATE DIELECTRIC的电场加强了，有更多的电子从衬底被拉了上来。同时，空穴被排斥出表面。随着GATE电压的升高，会出现表面的电子比空穴多的情况。由于过剩的电子，硅表层看上去就像N型硅。掺杂极性的反转被称为inversion，反转的硅层叫做channel。随着GATE电压的持续不断升高，越来越多的电子在表面积累，channel变成了强反转。Channel形成时的电压被称为阈值电压Vt。当GATE和BACKGATE之间的电压差小于阈值电压时，不会形成channel。当电压差超过阈值电压时，channel就出现了。
MOS电容:(A)未偏置(VBG=0V)，(B)反转(VBG=3V)，(C)积累(VBG=-3V)。
正是当MOS电容的GATE相对于backgate是负电压时的情况。电场反转，往表面吸引空穴排斥电子。硅表层看上去更重的掺杂了，这个器件被认为是处于accumulation状态了。
MOS电容的特性能被用来形成MOS管。Gate，电介质和backgate保持原样。在GATE的两边是两个额外的选择性掺杂的区域。其中一个称为source，另一个称为drain。假设source 和backgate都接地，drain接正电压。只要GATE对BACKGATE的电压仍旧小于阈值电压，就不会形成channel。Drain和backgate之间的PN结反向偏置，所以只有很小的电流从drain流向backgate。如果GATE电压超过了阈值电压，在GATE电介质下就出现了channel。这个channel就像一薄层短接drain和source的N型硅。由电子组成的电流从source通过channel流到drain。总的来说，只有在gate 对source电压V 超过阈值电压Vt时，才会有drain电流。
在对称的MOS管中，对source和drain的标注有一点任意性。定义上，载流子流出source，流入drain。因此Source和drain的身份就靠器件的偏置来决定了。有时晶体管上的偏置电压是不定的，两个引线端就会互相对换角色。这种情况下，电路设计师必须指定一个是drain另一个是source。
Source和drain不同掺杂不同几何形状的就是非对称MOS管。制造非对称晶体管有很多理由，但所有的最终结果都是一样的。一个引线端被优化作为drain，另一个被优化作为source。如果drain和source对调，这个器件就不能正常工作了。
晶体管有N型channel所有它称为N-channel MOS管，或NMOS。P-channel MOS(PMOS)管也存在，是一个由轻掺杂的N型BACKGATE和P型source和drain组成的PMOS管。如果这个晶体管的GATE相对于BACKGATE正向偏置，电子就被吸引到表面，空穴就被排斥出表面。硅的表面就积累，没有channel形成。如果GATE相对于BACKGATE反向偏置，空穴被吸引到表面，channel形成了。因此PMOS管的阈值电压是负值。由于NMOS管的阈值电压是正的，PMOS的阈值电压是负的，所以工程师们通常会去掉阈值电压前面的符号。一个工程师可能说，"PMOS Vt从0.6V上升到0.7V"， 实际上PMOS的Vt是从-0.6V下降到-0.7V。
mos晶体管简介