SILVACO+CMOS半导体器件的阈值电压分析(2)
1.2研究现状
1.3研究问题及其内容
人们普遍认识的CMOS是作为微处理器存在于数字电路。
在计算机领域，基本的启动信息是由CMOS处理的，比如各种启动设备，启动密码，时间，日期等。我们可以这样理解在计算机领域的COMS，认为它是主板上一块可以读写的RAM芯片[4]。
在今日，COMS半导体技术也被应用于各种感光技术，比如数码照相机，摄像机，单反等。在过去，CMOS在电子设备中主要用于计算或者固件。现在CMOS的用途改变了。它将曾经纯粹逻辑运算的功能变成接收外界光线（太阳光，紫外线，红外线灯）后转化为电能，然后通过芯片上的数码─类比转换器ADC，将之前获得的影像讯号转变为电流信号再输出，处理器通过接收各种不同的电流信号使之成像[4]。下图（2）为MOS剖面图：
2 MOS管剖面图
CMOS被人广为接收的原因在于它的各种优势，我们简单介绍其中几种主要的优点：
1 它允许电源的电压范围宽，这使得电源电路的设计变得简单方便。
2 逻辑摆幅大，这使得它的抗干扰能力强于其他半导体。
3 静态功耗低，这使得资源可以更加合理的利用。
4 隔离栅结构使得CMOS期间的输入电阻非常大，这使得它有利于逻辑门电路的实施。
但是与此同时它也有缺点
1 静电破坏明显
2有闩锁现象的存在
3 响应速度低于其他半导体器件
4 CMOS晶体管的1/f噪声相比其他场效应管大[5]
截止现在，MOS管的模拟电路增加的原因主要是CMOS LSI制造成本的不断降低。低廉的成本和不容忽视的优点使得CMOS场效应管在半导体器件市场中占有一席之地[6]。所以，近年来越来越多的厂家选择用CMOS晶体管作为芯片的主要结构之一。那么，CMOS最有优势的低于3V的工作电压就很吸引当代的研究人员，它为电路设计者提供更广泛的空间的同时也节约了资源（即低消耗，低功率）[7]。现在我们就来通过SILVACO仿真软件来研究CMOS的阈值电压，下面对CMOS和SILVACO会有详细的介绍。
2 CMOS简介
2.1 CMOS
在此很多人还不知道CMOS到底是什么，那接下来我们就详细介绍CMOS的定义：CMOS全名是Complementary Metal Oxide Semiconductor的简称，中文全名为互补型金属氧化物半导体。互补型，指的就是将P沟道的MOS晶体管与N沟道的MOS晶体管这两种不同特性的场效应晶体管连接起来使得特性互补的结构形式[8]。
CMOS产品可以细致的分为如下三个部分：逻辑IC，存储器和线性（模拟）IC。其中逻辑IC包括如下部分：PLD（Programmable Logic Device），专用IC,DSP，微处理器，ASIC(Application Specific IC)或者定制LSI，标准逻辑IC，系统LSI等。
逻辑IC：主要进行运算和逻辑变换。包括标准逻辑，专用IC，IC卡用卡安 全卡IC，PLD通用微机，A-D变换IC，ASIC，系统LSI，DSP,专用数字IC机械控制。
存储器：记忆数据。包括DRAM,SRAM,MROM,EPROM,专用IC，IC卡用安全卡IC，DSP，系统LSI，ASIC。
模拟IC：主要进行调制，放大，震荡等。包括A-D变换IC，专用数字IC机械控制，通用模拟（OP放大器，比较器），专用模拟（电源，机械驱动）,ASIC[9]
其中ASIC不仅仅适用于逻辑IC，在引入模拟功能和存储功能中也同样可以使用。
MOS器件的制造工序兼容的无源元件包括电容和电阻[2]
电容在设计模拟集成电路的时候，常常需要优质的电容，它在放大器中的作用是补偿电容，在电荷放大器中常常用作增益定值元件，在数模转换器和开关电容的滤波器中常常用作电荷存储元件[10]。
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