淺談MOS管在集成電路的詳細(xì)應(yīng)用

來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

目前，在設(shè)計中使用的主要有3種電阻器：多晶硅、mos管以及電容電阻。在設(shè)計中，要根據(jù)需要靈活運用這3種電阻，使芯片的設(shè)計達(dá)到最優(yōu)。

一、MOS管集成電路的性能及特點

1、功耗低MOS管集成電路采用場效應(yīng)管，且都是互補結(jié)構(gòu)，工作時兩個串聯(lián)的場效應(yīng)管總是處于一個管導(dǎo)通，另一個管截止的狀態(tài)，電路靜態(tài)功耗理論上為零。實際上，由于存在漏電流，MOS管電路尚有微量靜態(tài)功耗。單個門電路的功耗典型值僅為20mW，動態(tài)功耗（在1MHz工作頻率時）也僅為幾mW。

2、工作電壓范圍寬MOS管集成電路供電簡單，供電電源體積小，基本上不需穩(wěn)壓。國產(chǎn)CC4000系列的集成電路，可在3~18V電壓下正常工作。

3、邏輯擺幅大MOS管集成電路的邏輯高電平“1”、邏輯低電平“0”分別接近于電源高電位VDD及電影低電位VSS。當(dāng)VDD=15V，VSS=0V時，輸出邏輯擺幅近似15V。因此，MOS管集成電路的電壓電壓利用系數(shù)在各類集成電路中指標(biāo)是較高的。

4、輸入阻抗高M(jìn)OS管集成電路的輸入端一般都是由保護二極管和串聯(lián)電阻構(gòu)成的保護網(wǎng)絡(luò)，故比一般場效應(yīng)管的輸入電阻稍小，但在正常工作電壓范圍內(nèi)，這些保護二極管均處于反向偏置狀態(tài)，直流輸入阻抗取決于這些二極管的泄露電流，通常情況下，等效輸入阻抗高達(dá)103~1011Ω，因此MOS管集成電路幾乎不消耗驅(qū)動電路的功率。

5、溫度穩(wěn)定性能好由于MOS管集成電路的功耗很低，內(nèi)部發(fā)熱量少，而且，MOS管電路線路結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)都具有對稱性，在溫度環(huán)境發(fā)生變化時，某些參數(shù)能起到自動補償作用，因而MOS管集成電路的溫度特性非常好。一般陶瓷金屬封裝的電路，工作溫度為-55~+125℃;塑料封裝的電路工作溫度范圍為-45~+85℃。

6、扇出能力強扇出能力是用電路輸出端所能帶動的輸入端數(shù)來表示的。由于MOS管集成電路的輸入阻抗極高，因此電路的輸出能力受輸入電容的限制，但是，當(dāng)MOS管集成電路用來驅(qū)動同類型，如不考慮速度，一般可以驅(qū)動50個以上的輸入端。

二、MOS管集成電路電阻的應(yīng)用

1.多晶硅電阻集成電路中的單片電阻器距離理想電阻都比較遠(yuǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)的MOS管工藝中，最理想的無源電阻器是多晶硅條。

ρ為電阻率;t為薄板厚度;R□=（ρ/t）為薄層電阻率，單位為Ω/□;L/W為長寬比。由于常用的薄層電阻很小，通常多晶硅最大的電阻率為100Ω/□，而設(shè)計規(guī)則又確定了多晶硅條寬度的最小值，因此高值的電阻需要很大的尺寸，由于芯片面積的限制，實際上是很難實現(xiàn)的。當(dāng)然也可以用擴散條來做薄層電阻，但是由于工藝的不穩(wěn)定性，通常很容易受溫度和電壓的影響，很難精確控制其絕對數(shù)值。寄生效果也十分明顯。無論多晶硅還是擴散層，他們的電阻的變化范圍都很大，與注入材料中的雜質(zhì)濃度有關(guān)。不容易計算準(zhǔn)確值。由于上述原因，在集成電路中經(jīng)常使用有源電阻器。

審核編輯黃昊宇