A集成电路设计期末考试试题

一、 填空题（每空一分，共20分）

1. 2 1 2. Q=CVGE 3. 衬底掺杂浓度 4. 体效应

5. 沟道中载流子的迁移率 阈值电压VT随温度的变化 6. MOS管的栅宽 偏置电流 7. 1/A1/A 8. 温度 垂直电场 水平电场 9. 互连线 电阻 电容 电感 传输线 10. CXXXXXXX N+ N- VALUE＜IC=INCOND＞ 二、简答题（每题10分，共60分）

1.答：A 当沟道长度L减小时阈值电压降低，而沟道宽度W变窄时引起阈值电压提高； B随着Vds的增加，在漏区的耗尽层宽度会有所增加，导致阈值电压提高。 C 实际栅长有一部分覆盖在氧化层上，氧化层下面会引起耗尽电荷，栅电压要加的较大才能使沟道反型。

D 栅电压增加时，表面迁移率会下降

E 当Vds增大时，MOS管的漏端沟道被夹断并进入饱和区，Vds进一步增大，使沟

道的有效长度减小 2. 答：A 源漏扩散电阻，在金属栅与硅栅技术的CMOS 工艺中，与漏源区同时制成，，方块电阻为20-100欧，不宜制作大电阻，误差为±20%，不能制作精密电阻。

B P/N阱扩散电阻，该结构电阻值较大，为1000-5000欧，面积也大，误差为±40%。 C 注入电阻。由于离子注入精度可以控制掺杂浓度和注入深度，且横向扩散小，

方块电阻为50-1000欧，可以制作大电阻而不占用大面积

D 多晶硅电阻。方块电阻为30-200欧，，难以制作精密电阻

E薄膜电阻，该电阻的线性度好。 3. 答：

2

2

4答：SPICE软件包含三个内建MOS场效应管模型：

① 1级模型通过电流—电压的平方律特性描述,考虑了衬底调制效应和沟道长度调制

效应。

② 2级模型是一个详尽解析的MOSFET模型。考虑了沟道电压的影响，对基本方程

进行了一系列半经验性的修正。

③ 3级模型是一个半经验模型。在精确描述各种二级效应的同时，可以节省计算时

间，引入了模拟静电反馈效应的经验模型、迁移率调制系数和=饱和电场系数。 2级和3级模型都考虑了短沟道阈值电压、亚阈值电导、速度饱和分散限幅和电荷控制电容等二级效应的影响。

5.答：为提高电路性能，在版图设计中首先要构思，还要注意以下准则： ① 差分结构采用对称性

②布线灵活性，采用多层金属

③ 输入和输出最好分布在芯片管脚两端 ④ 对于电路中较长布线的电阻效应

⑤ 金属连线的宽度

⑥ 隔离环

⑦ 层次化设计

6.答：差分放大器有以下性能参数： ① 小信号增益AV

② 给定负载电容时的频率响应W-3dB

③ 输入共模范围（ICM）或最大和最小输入共模电压（VICmax和VICmin） ④ 给定输出电容时的摆率SR ⑤ 功耗Pdiss 三、 分析题（每题10分，共20分）

1.答：如图

直流传输特性分析SPCIE程序如下： .title 1.2um cmos inverter chain

.include ‘”models.sp” .global vdd .option probe

mn out in 0 0 nmos W=1.2u L=1.2u W=2

mp out in vdd vdd pmos W=1.2u L=1.2u W=2 c1 out0 0.5p vcc vdd 0 5

vin in 0 pulse(0 5v 10ns 1n 1n 50n 100n)

.dc vin 0 5 0.1 .op

.probe dc v(out) .end 2.答：（1）错误改正如图所示；

（2）该电路有两级放大；分别为电流源做负载标准基本差分放大器和PMOS管作为负载的NMOS共源放大器。

（3）在第一级和第二级放大器之间增加密勒补偿电容Cc（如图所示）

（4）

IrVddVSSVtpRr

I1IrWWWW/L6/L5/L8/L5

I2Ir

W/L6W/L8PVDD*IVDD(I1I2)VDDIrW/LW/L55 （5）

gM4WI14KP L24W4KnI2

L4gm7rds2rds441I122I1

rds2rds41I122I1

AvAv1Av2gm4(rds4//rds2)gm7(rds7//rds8)