Інтегральні мікросхеми. Класифікація та основні поняття
Інтегральні мікросхеми. Класифікація та основні поняття - раздел Образование, Електропровідність напівпровідників
Мікроелектроніка - Це Розділ Електроніки, Який Включає Дослід...
Мікроелектроніка - це розділ електроніки, який включає дослідження конструювання і виробництво електронних мікросхем і радіоелектронної апаратури на їх основі.
Інтегральна мікросхема - це мікроелектронний виріб, виконуючий певну функцію перетворення, опрацьовування сигналів, накопичення інформації і маючий високу щільність упаковки електрично з'єднаних елементів, виконаних в єдиному герметичному корпусі.
Елемент - це частина мікросхеми, яка реалізує функцію, якого небудь електрорадіоелемента, яка не може бути виділена, як самостійний виріб.
Під електрорадіоелементом розуміють транзистор, діод, резистор, конденсатор.
Компонент - це частина мікросхеми, реалізуючу функцію, якого небудь електрорадіоелемента, який може бути виконаний як самостійний виріб. До простих компонентів відносяться безкорпусні діоди, і транзистори, спеціальні типи конденсаторів, малогабаритні котушки індуктивності. Складні компоненти містять декілька елементів - діодні збірки мікросхем.
Щільність упаковки - це відношення числа компонентів і елементів до об'єму мікросхеми, без врахування об'єму виводів.
При використанні в радіоелектронній апаратурі самі мікросхеми являються елементами тобто неподільними одиницями і складають елементну базу радіоелектронної апаратури та електронно-обчислювальної техніки.
Критерієм складності мікросхеми є степінь інтеграції. Це число N вимірюється кількістю вмістимих в ній елементів і компонентів. Степінь інтеграції вимірюється коефіцієнтом К
К = lgК (3.1)
Мікросхеми першої степені інтеграції (К = 1) містять до 10 елементів і простих компонентів.
Мікросхеми другої степені інтеграції (К = 2) містять більше 10 до 100 елементів і простих компонентів.
Мікросхеми третьої степені інтеграції (К = 3) містять більше 100 до 1000 елементів і простих компонентів.
В теперішній період мікросхему яка містить 500 і більше елементів виготовлених по біполярній технології, або 1000 і більше елементів виготовлених по МДН - технології називають великою інтегральною схемою (ВІС). Якщо число елементів перевищує 10000, то мікросхему називають зверхвеликою інтегральною схемою (ЗВІС).
По функціональному призначенню мікросхеми розділяють на цифрові і аналогові.
Цифрова мікросхема призначена для перетворення і опрацювання сигналів, які змінюються по закону дискретної функції. В аналогових мікросхемах сигнали змінюються по закону безперервної функції.
Аналогові і цифрові ІМС розробляються і виготовляються серіями. Серія інтегральних мікросхем - це сукупність ІМС, виконуючих різні функції, але маючих єдине конструктивно-технологічне виконання і призначених для сумісного застосування в радіоелектронній апаратурі.
Система буквенно-цифрових позначень типів мікросхем, регламентована ГОСТ (СТ СЭВ 1817-79), складається з чотирьох основних елементів:
перший елемент — цифра— відповідає конструктивно-технологічній групі мікросхем: 1,5,7 — напівпровідникові; 2, 4, 6, 8 — гібридні; 3 — інші;
другий елемент — дві цифри від 00 до 99 — указує на порядковий номер розробки серії мікросхем. Перший і другий елементи утворять число, що позначає серію мікросхем. Мікросхеми широкого застосування мають на початку позначення букву ДО, що входить у позначення серії;
третій елемент — дві букви — позначає функціональне призначення мікросхеми; четвертий елемент — порядковий номер розробки мікросхеми в даній серії. Наприклад, ДО153УД5-операційний підсилювач у виді напівпровідникової ІМС, серія 153, порядковий номер розробки в даній серії — п'ятий.
3.2 Конструкції мікросхем
Для захисту елементів і компонентів ІМС від впливу зовнішніх факторів — пилу, вологи, механічних впливів і інших— здійснюється герметизація кристала або підкладки, що істотно підвищує їхню експлуатаційну надійність. Герметизацію ІМС здійснюють або за допомогою ізоляційних матеріалів, або з використанням принципів вакуум-щільної герметизації. При герметизації ІМС ізоляційними матеріалами кристал напівпровідникової або підкладку гібридної ІМС покривають шаром органічного діелектрика: лаку або компаунда. Названі ізоляційні матеріали повинні мати високі електроізоляційні і вологостійкі властивості, повинні бути стійкі до розтріскування при циклічних впливах високих і низьких температур, повинні мати слабку хімічну активність, гарну адгезію і плинність у рідкій фазі. Такі покриття називають комфортними, а ІМС, герметизовані комфортним покриттями,— безкорпусними ІМС. Однак ізоляційні матеріали не забезпечують належного захисту ІМС від підвищеної вологості.
Надійним способом захисту кристала (підкладки) ІМС від впливів зовнішнього середовища є вакуум-щільна герметизація, що досягається при переміщенні кристала в герметизований корпус. Промисловість випускає корпуса прямокутної і круглої форми. На рис.3.1,а показана загальна конструкція ІМС із корпусом прямокутної форми, а на рис.3.1,б — з корпусом круглої форми.
Історія розвитку електроніки
Становлення і розвиток електроніки стало можливим завдяки наполегливим зусиллям багатьох учених-фізиків.
Ще в древній Греції Фалес із Мілета вперше виявив, що янтар, потерт
Електропровідність напівпровідників
Напівпровідниками називаються матеріли, що займають проміжне положення між провідниками й діелектриками. Особливість металевих провідників полягає у наявності вільних електронів,
Електронно дірковий перехід
Область на границі двох напівпровідників з різними типами електропровідності називається електронно - дірковим переходом, або р-п переходом.
Явища, які відбуваються,
Вольт - амперна характеристикар- ппереходу
Вольт-амперна характеристика показує залежність струму струм через р-п перехід від величини і полярності прикладеної напруги. Цю залежність виражають формулою
Напівпровідникові резистори
НП резистори мають два вихідних електроди. Вони поділяються на лінійні та нелінійні.
У лінійних резисторів питомий електричний опір не залежить від прикладеної напруги, їх умовне позначен
Напівпровідникові діоди
Напівпровідникові діоди - це НП прилади, виготовлені на основі двошарових НП структур і які використовують властивості р-п переходу.
Широко розповсюджені випрямні д
Будова транзистора
Біполярним транзистором або просто транзистором називається напівпровідниковий прилад з двома р — n - переходами, який призначений для підсилення й генерування електричних коливань
Принцип дії біполярних транзисторів
В умовах роботи транзистора до лівого р — п— переходу прикладається напруга емітер — база Uе–б у прямому напрямку, а до правого р — п – переходу — напруга
Характеристики БТ
Характеристиками транзисторів називаються залежності між силами струмів і напругами у вхідному й вихідному колах. У різних схемах приєднання транзистора вхідні й вихідні кола різні
Біполярний транзистор як активний чотириполюсник
(h-параметри)
Статичні ВАХ використовуються при розрахунках електронних схем з великими рівнями вхідних сигналів. Якщо рівень вхідного сигналу малий і тран
Основні режими роботи біполярного транзистора
Незалежно від схеми вмикання біполярного транзистора він може працювати у трьох основних режимах, що визначаються полярністю напруги на емітерному U та колекторному U переходах:
Конструкція біполярних транзисторів
Біполярні транзистори виготовляють з германію та кремнію. Як приклад, розглянемо будову площинного германієвого транзистора р — п —р-типу (мал. 2.17). Базою служить пл
Загальні відомості
До класу уніполярних відносять транзистори, принцип дії яких ґрунтується на використанні носіїв заряду лише одного знаку (електронів або дірок). Керування струмом в силовому колі у
Диністори
Диністор має чотиришарову структуру. У нього є три p-n переходи. Два крайніх з них (П1 і П3;) зміщені у прямому напрямку, а середній (П2) - у зворот
Оптоелектронні елементи
Оптоелектронні елементі використовують перетворення електричних сигналів в оптичні і містять джерело світла (ДС) та приймач світла — фотоприймач (ФП), які поєднані між собою
Газотрони
Газотрон являє собою двоелектродний іонний або газорозрядний прилад, призначений для випрямлення змінного струму. Скляний (або металевий) балон газотрона після створення в ньому в
Тиратрони
Тиратрон відрізняється від газотрона наявністю третього електрода — сітки, яка керує моментом запалювання дуги. У скляному балоні тиратрона (мал.2.37) 9, наповненому сумішшю інертн
Фото помножувачі
Фотоелементом називається електровакуумний, напівпровідниковий або іонний прилад, у якому дія променевої енергії оптичного діапазону обумовлює зміну його електричних властивостей.
ПРИКЛАДИ ДО РОЗДІЛУ
Задача 2.1. Вибрати тип діода для електротехнічного пристрою, щоб забезпечити струм у навантаженні І = 0,27 А. Напруга, що прикладається до діода у закритому
ЗАДАЧІ ΗА САМОСТІЙНЕ ОПРАЦЮВАННЯ
2.1с. Для забезпечення безаварійної роботи пристрою необхідно вибрати діод, умови роботи якого: прямий струм Iпр = 10 А; а напруга, що прикладається до діода U
Малюнок 3. 1- Загальна конструкція ІМС
По застосовуваному матеріалі розрізняють чотири типи корпусів: металосклянні, металокерамічнні, керамічні і пластмасові. При цьому головними елементами конструкції к
Малюнок 3.2-Типи корпусів ІМС
Слід зазначити також, що конструктивні характеристики корпуса (особливо по габаритах і розташуванню висновків) повинні створювати зручності при монтажі ІС на друкованій платі.
Транзисторів
При цьому за основу беруть однорідну підложку з кремнію р-типу.
Шляхом термічного окислювання кремнію на поверхні підкладки формують тонку захисну плівку діоксиду кремнію.
Резистори
Створення інтегральних резисторів, що представляють собою тонкий (порядку 3 мкм) шар напівпровідника, відбувається по планарній технології в процесі дифузії домішки в острівці підкладки або
Гібридні ІМС. Технологія виготовлення гібридних ІМС
У виробництві гібридних ІМС використовується плівкова технологія, що дозволяє виготовляти з досить стабільними параметрами лише пасивні елементи — резистори, конденсатори, індуктивн
Резистори.
При виготовленні плівкових резисторів використовуються резистивні матеріали з різним поверхневим питомим опором. Такі матеріали можна розділити на три основні групи: чисті метали, с
Провідники і контактні площадки
Об'єднання плівкових пасивних елементів і начіпних компонентів у гібридну ІМС здійснюється плівковими провідниками і контактними площадками. Такі елементи повинні мати добру електропровідність,
ПРИКЛАДИ ДО РОЗДІЛУ
Задача 3.1 Вказати призначення мікросхеми, на корпусі якої такий напис — КР548ЛП43.
Розв'язок: Відповідно до стандарту маркування
ЗАДАЧІ НА САМОСТІЙНЕ ОПРАЦЮВАННЯ
3.1с. В електричному пристрої використано мікросхему 136ТР1. Вказати призначення даної мікросхеми і пояснити, за якою ознакою визначається спеціалізація.
(Відповідь: RS-тр
Акустоелектроніка
Акустоелектроніка — це напрямок функціональної мікроелектроніки, оснований на використанні п'єзоелектричного ефекту. Акусто-електроніка займається перетворенням акустичних си
Магнетоелектроніка
Магнетоелектроніка зв'язана е використанням властивостей тонких, магнітних плівок. Застосування магнітних матеріалів як носіїв інформації основане на тім, що вони володіють двома ст
Криоелектроніка
Криогенна: електроніка, чи криоелектроніка,— одна з нових і перспективних галузей науки. Досліджує явища, що відбуваються у твердому тілі при низьких температурах, і практи
Хемотроніка
Хемотроніка як новий науково-технічний напрямок виникло на стику електрохімії й електроніки. Це наука про побудову різноманітних електрохімічних приладів на основі явища, зв'яз
Біоелектроніка
Це напрямок функціональної мікроелектроніки знаходиться в стадії становлення, однак він є одним з найбільш цікавих і перспективних. Біоелектроніка виникла як одна з відгалужень більш загальної наук
ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ
1. Чим викликана необхідність розвитку функціональної
мікроелектроніки як нової галузі технічної електроніки?
2. Назвіть основні напрямки розвитку функціональної
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов