雜質半導體    在本征半導體中，如果摻入微量的雜質(某些特殊元素)，將使摻雜后的半導體(雜質半導體)的導電能力顯著改變。根據摻入雜質性質的不同，雜質半導體分為電子型半導體(N型)和空穴型半導體(P型)兩大類。

1.N型半導體

若在純凈的硅晶體中摻入微量的五價元素(如磷)，這樣，硅原子占有的某些位置會被摻入的微量元素(如磷)原子所取代。而整個晶體結構基本不變。磷原子與硅原子組成共價鍵結構只需四個價電子，而磷原子的外層有五個價電子，多余的那個價電子不受共價鍵束縛，只需獲得很少的能量就能成為自由電子。由此可見，摻入一個五價元素的原子，就能提供一個自由電子。必須注意的是，產生自由電子的同時并沒有產生空穴，但由于熱運動原有的晶體仍會產生少量的電子空穴對。所以，只要在本征半導體中摻入微量的五價元素，就可以得到大量的自由電子，且自由電子數目遠比摻雜前的電子空穴對數目要多得多。

這種以自由電子導電為主要導電方式的雜質半導體稱為電子型半導體，簡稱N型半導體。N型半導體中存在著大量的自由電子，這就提高了電子與空穴的復合機會，相同溫度下空穴的數目比摻雜前要少。所以，在N型半導體中，電子是多數載流子(簡稱多子)，空穴是少數載流子(簡稱少子)。N型半導體主要靠自由電子導電，摻入的雜質濃度越高，自由電子數目越大，導電能力也就越強。

在N型半導體中，一個雜質原子提供一個自由電子，當雜質原子失去一個電子后，就變?yōu)楣潭ㄔ诰Ц裰胁荒芤苿拥恼x子，但它不是載流子。因此，N型半導體就可用正離子和與之數量相等的自由電子去表示。

集成電路(Integrated Circuit，IC)測試是集成電路產業(yè)的一個重要組成部分，它貫穿IC設計、制造、封裝、應用的全過程。集成電路晶圓(Wafer Test)測試是集成電路測試的一種重要方法，是保證集成電路性能、質量的關鍵環(huán)節(jié)之一，是發(fā)展集成電路產業(yè)的一門支撐技術。而IC自動測試設備(Automatic Test Equipment，ATE)是實現晶圓測試必不可少的工具。 首先介紹數字IC自動測試設備的硬件系統(tǒng)設計架構，分析了板級子系統(tǒng)的硬件結構及功能。

重點討論了數字IC自動測試設備中兩種關鍵的測試技術:邏輯功能測試和直流參數測量，在系統(tǒng)分析其工作原理和測試方法的基礎上，設計了硬件電路，并通過實驗平臺分別驗證了電路的測試功能。 在IC自動測試設備中，實現直流參數測量的模塊稱為參數測量單元(Parametric Measurement Unit，PMU)。PMU的測量方法有兩種，交直流數字電壓表，加壓測流和加流測壓。為了驗證所設計的直流參數測試單元硬件電路，在的第四章介紹了一種構建簡單自動測試系統(tǒng)的驗證方法。

針對一種DC-DC開關電源轉換芯片，首先詳細分析了該芯片各項參數的測試原理，設計了以MCU作為控制核心、集成2個PMU和其他一些硬件電路的簡單測試板;然后根據芯片的測試要求設計了流程控制程序;后，通過實驗驗證了測試板的PMU能夠滿足參數測量精度要求。 的后部分，詳細列出了直流參數測量單元驗證板對19片WAFER的測試統(tǒng)計數據。實驗表明，單片機數字電壓表開題報告，PMU模塊的電壓測試精度為0.5%以內，微安級電流的測試精度為5%以內，自動測試過程中沒有出現故障。驗證了PMU模塊能夠滿足數字IC自動測試設備的直流參數測試要求。

隨著深亞微米CMOS工藝的發(fā)展，工藝尺寸的縮小使模擬電路的設計變得更加復雜，盡可能采用數字電路代替模擬電路成為發(fā)展的趨勢。鎖相環(huán)作為時鐘產生電路是射頻通信系統(tǒng)中的關鍵模塊，其中全數字鎖相環(huán)具有良好的集成性、可移植性和可編程性，以及能夠實現較好的相位噪聲指標等優(yōu)勢，得到了越來越廣泛的研究和發(fā)展。本文著重于2.4GHz CMOS全數字鎖相環(huán)的研究與設計，主要工作包括:

1)首先分析并推導了全數字鎖相環(huán)的主要性能指標，接著分析了I型和II型全數字鎖相環(huán)的原理和結構特點，并分析了環(huán)路參數對整個環(huán)路特性與穩(wěn)定性的影響。

2)提出一種用于時間數字轉換器(Time-to-Digital Converter，TDC)的互補比較器的結構，在傳統(tǒng)比較器結構的基礎上，疊加一個與之互補的比較器，能夠消除輸出波形的毛刺，降低輸入失調電壓，數字電壓定義，提高比較器的工作速度，進而改善比較器的精度。

3)提出一種可重構數字濾波器(Digital Loop Filter，DLF)，將DLF的參數KP、KI做成芯片外的控制端口，通過片外手動調節(jié)來改變芯片內部的參數，可以改變全數字鎖相環(huán)的帶寬，開環(huán)和閉環(huán)響應，以及幅度響應等，終能夠方便地在片外調節(jié)，使環(huán)路達到鎖定狀態(tài)。

4)分析和設計了一款數控振蕩器(Digitally Controlled Oscillator，DCO)，采用CMOS交叉耦合LC振蕩器，包括粗調、中調和精調三個電容陣列和ΔΣ調制器。其中，粗調單元采用MIM電容，數字電壓，中調和精調單元采用兩對反向連接的PMOS對管構成MOS電容，本文DCO的增益為300kHz左右，使用ΔΣ調制器后，DCO的分辨率可以達到5kHz左右。