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集成电阻的分析

电阻是模拟电路中不可缺少的组成部分,主要具有电流取样、定义、负载、电平变换等功能,具体体现在各种典型的应用结构中。例如:电阻串联分压结构的电压设置和位移、偏置结构中支路电流的精确定义、电阻电容RC延迟充放电控制、放大电路或动态逻辑负载、静电放电ESD限流保护等。有线性电阻与非线性电阻、交流电阻与直流电阻的区别。从物理结构上看,无源电阻与有源电阻有区别。 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 对于重掺杂多晶低电阻,其方块电阻为几十欧姆级,主要用于多晶硅格栅或连接,而轻混合多晶高电阻,其方块电阻为数千欧姆级,可作为限流电阻。在半导体集成电路中,难以实现绝对准确的电阻,而模拟电路设计中容易实现相同类型电阻之间的相对精度。应充分利用电阻的重要特性,并采用匹配电阻图形设计。只有定义支路偏置电流的电阻,才需要考虑绝对的精度控制。

不同类型电阻的特征参数有明显差异,如表2-1所示。选择电阻一般从成本人员开始,并根据适当的方块电阻从各种可选范围内确定精度高、温度系数小的电阻结构类型。如果单个电阻不能满足电路要求,可以利用上述不同类型的电阻形成复合电阻结构,通过调整不同类型电阻的比例成分,有效部署和控制等效电阻的温度系数。 在这里插入图片描述

线性电阻是指电阻的电阻值不随电压或电流的工作点而变化,因此线性电阻对减少模拟信号处理所需的低失真至关重要。通常,由于工作点的稳定性和其自身的线性范围,由有源设备组成的电阻很难达到较高的线性程度。无源电阻可以克服这一不足,但以扩散和多晶结构为主要代表的无源电阻绝对精度低,工艺和温度稳定性差,芯片占用面积大。

电阻的绝对精度受工艺水平的限制。在确定工艺和电阻类型时,电阻的精度主要由图形参数决定L/W的精度决定,因此对于高精度匹配电阻必须采取对称的版图设计。考虑到电阻绝对精度的提高受到很大的限制,电路设计中,除了偏置电路中电流定义电阻需要比较精确的阻值外,一般电路设计中应尽量避免采用单独的绝对高精度电阻,而应采用电阻的匹配设计,以提高电阻设计的精度。 在这里插入图片描述 参考:电阻匹配设计

在IC版图(layout)在设计中,作为无源设备的电阻,其匹配也非常重要,一个优秀的IC地图工程师将遵守更多的匹配规则,尽量减少工艺造成的误差。

遵循三个匹配原则:电阻应放置在相同的方向、相同的设备类型和相互接近。这些原则对减少工艺误差对模拟设备功能的影响非常有效。 使用相同的类型、宽度、长度和间距,如下图所示。 在这里插入图片描述

对于高精度电阻,建议电阻宽度为工艺最小宽度的5倍,以有效减少工艺误差。如下图所示。 在这里插入图片描述

标签: 半导体电阻图形

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