集成電路是什么？就是電路板上的那些小黑塊，有很多引腳，它的里62616964757a686964616fe4b893e5b19e362面并不復(fù)雜，無非就是一些三極管組合在一起，僅此而已。

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三極管的基本原理

首先我們要了解三極管的基本原理，三極管就是一條電流的通道，有一個電極控制這個通道的通和斷，如果說三極管的基本原理用這樣的比喻比較牽強附會的話，在設(shè)計三極管的版圖時，它就非常的確切了，我們先畫一條綠色的線條表示通道，再畫一條橫跨過通道的紅色線條表示控制柵極，就象馬路上的綠色的通道和警察掌握的紅燈一樣，綠色通道里的電流的通斷，得看警察的臉色行事。不過在集成電路里通道不叫通道，而叫有源區(qū)，一個奇怪的名字，不過很好記，我們平時把半導(dǎo)體器件叫做有源器件，電阻電容叫無源器件，三極管是有源器件，因此只要記住和三極管有關(guān)的區(qū)域叫有源區(qū)就可以了。

由 N型或 P型半導(dǎo)體材料組成源極和漏極，在源極和漏極之間放一層多晶硅作為柵極，這就形成了一個 MOS三極管，多做幾個這樣的三極管，并把它們按要求連接起來，這就形成了集成電路。把許多三極管做在一起就是集成電路。

集成電路真的就是這么簡單，請暫時不要問什么半導(dǎo)體為什么會導(dǎo)電之類目前被認(rèn)為是無關(guān)緊要的問題，我們在這里探討的是如何快速的學(xué)會設(shè)計集成電路，而不是半導(dǎo)體理論。

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設(shè)計一個反相器管

我們知道三極管相當(dāng)于一條通道，在這條通道上電流出發(fā)的那一端叫做源極，而電流到達(dá)的那一端叫做漏極，控制電流通斷的那個電極叫做柵極，那么柵極需要帶上什么樣的電壓才表示通道導(dǎo)通呢？一般情況下，柵極對源極的電壓為0V時，表示關(guān)斷，柵極上帶 0.7V以上的電壓時，表示導(dǎo)通，應(yīng)該注意柵極電壓是對源極而言的。

上述的 MOS三極管我們叫它 N型 MOS管，對應(yīng)的，還有一種 P型 MOS 管， P型 MOS管的特性正好完全相反，電流從漏極出發(fā)到達(dá)源極，柵極帶上比漏極低于0.7V以下的電壓時， MOS管導(dǎo)通。

如果規(guī)定只能用一種類型的 MOS管，我們也能設(shè)計出集成電路來，想當(dāng)初的半導(dǎo)體工藝只適合于做 N型一種類型的 MOS管，那時侯的集成電路大部分是NMOS集成電路，我們熟悉的早期的 Z80、8048等，都是用 NMOS工藝制造的。后來，發(fā)展了在同一個芯片上做兩種不同類型 MOS管的工藝，叫做CMOS工藝，現(xiàn)在已是半導(dǎo)體行業(yè)的主流工藝。

N 管和 P管的版圖設(shè)計并沒有什么不一樣，只要對其類型做一個標(biāo)記就可以了，這個標(biāo)記用來通知制造集成電路的人把這些管子做成某一類型的管子，在下圖中我們把 P管用虛框圈起來作為標(biāo)記。

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設(shè)計一個簡單集成電路

設(shè)計集成電路也很簡單，不過就是把那些三極管連接起來，用什么來連接呢？總不至于用電烙鐵和焊錫絲之類的方法吧？在集成電路里不用這種方法，用的是類似于雙面線路板的方法，雙面線路板上的過孔將線路板的兩面連接了起來，在集成電路了也用了過孔，兩層導(dǎo)電材料分別是鋁和多晶硅，鋁可以越過各種區(qū)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，的多晶硅越過有源區(qū)時，有源區(qū)變成了一個受多晶硅控制的電流通路：一個多余的三極管，這不是我們所希望的，所以，我們在這里增加一條規(guī)則：多晶硅不能跨越有源區(qū)。按這樣的規(guī)則連接兩各三極管，我們就設(shè)計了一個含有一個反相器的簡單的集成電路。