什么是集成电路?

集成电路是什么?就是电路板上的那些小黑块,有很多引脚,它的里62616964757a686964616fe4b893e5b19e362面并不复杂,无非就是一些三极管组合在一起,仅此而已。

top

--------------------------------------------------------------------------------

三极管的基本原理

首先我们要了解三极管的基本原理,三极管就是一条电流的通道,有一个电极控制这个通道的通和断,如果说三极管的基本原理用这样的比喻比较牵强附会的话,在设计三极管的版图时,它就非常的确切了,我们先画一条绿色的线条表示通道,再画一条横跨过通道的红色线条表示控制栅极,就象马路上的绿色的通道和警察掌握的红灯一样,绿色通道里的电流的通断,得看警察的脸色行事。不过在集成电路里通道不叫通道,而叫有源区,一个奇怪的名字,不过很好记,我们平时把半导体器件叫做有源器件,电阻电容叫无源器件,三极管是有源器件,因此只要记住和三极管有关的区域叫有源区就可以了。

由 N型或 P型半导体材料组成源极和漏极,在源极和漏极之间放一层多晶硅作为栅极,这就形成了一个 MOS三极管,多做几个这样的三极管,并把它们按要求连接起来,这就形成了集成电路。把许多三极管做在一起就是集成电路

集成电路真的就是这么简单,请暂时不要问什么半导体为什么会导电之类目前被认为是无关紧要的问题,我们在这里探讨的是如何快速的学会设计集成电路,而不是半导体理论。

top

--------------------------------------------------------------------------------

设计一个反相器管

我们知道三极管相当于一条通道,在这条通道上电流出发的那一端叫做源极,而电流到达的那一端叫做漏极,控制电流通断的那个电极叫做栅极,那么栅极需要带上什么样的电压才表示通道导通呢?一般情况下,栅极对源极的电压为0V时,表示关断,栅极上带 0.7V以上的电压时,表示导通,应该注意栅极电压是对源极而言的。

上述的 MOS三极管我们叫它 N型 MOS管,对应的,还有一种 P型 MOS 管, P型 MOS管的特性正好完全相反,电流从漏极出发到达源极,栅极带上比漏极低于0.7V以下的电压时, MOS管导通。

如果规定只能用一种类型的 MOS管,我们也能设计出集成电路来,想当初的半导体工艺只适合于做 N型一种类型的 MOS管,那时侯的集成电路大部分是NMOS集成电路,我们熟悉的早期的 Z80、8048等,都是用 NMOS工艺制造的。后来,发展了在同一个芯片上做两种不同类型 MOS管的工艺,叫做CMOS工艺,现在已是半导体行业的主流工艺。

N 管和 P管的版图设计并没有什么不一样,只要对其类型做一个标记就可以了,这个标记用来通知制造集成电路的人把这些管子做成某一类型的管子,在下图中我们把 P管用虚框圈起来作为标记。

top

--------------------------------------------------------------------------------

设计一个简单集成电路

设计集成电路也很简单,不过就是把那些三极管连接起来,用什么来连接呢?总不至于用电烙铁和焊锡丝之类的方法吧?在集成电路里不用这种方法,用的是类似于双面线路板的方法,双面线路板上的过孔将线路板的两面连接了起来,在集成电路了也用了过孔,两层导电材料分别是铝和多晶硅,铝可以越过各种区域通到任何地方而不受限制,但多晶硅可不可以呢?好象可以,可是,的多晶硅越过有源区时,有源区变成了一个受多晶硅控制的电流通路:一个多余的三极管,这不是我们所希望的,所以,我们在这里增加一条规则:多晶硅不能跨越有源区。按这样的规则连接两各三极管,我们就设计了一个含有一个反相器的简单的集成电路


上一篇:晶体(crystal)和晶振(oscillator)的区别

下一篇:石英晶振石英晶体原理

TAG标签: LED显示屏