Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
Читальный зал -->  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [ 37 ] 38 39 40

Тонкие пленки получают методом термического или катодного напыления в вакууме, а также методом электролитического осаждения металлов из электролитов под действием электрического тока и другими способами. Номинальные значения сопротивлений тонкопленочных резисторов лежат в пределах от 100 Ом до 50 кОм, а мощность рассеяния не превышает 0,2 Вт. Чем больше длина пленки и меньше ее ширина, тем больше сопротивление резистора при той же толщине пленки. На этом основано получение различных по номиналу сопротивлений.

Рис. 5.10. Тонкопленочные пассивные элементы ИМС: о - резисторы прямоугольной и П-образной формы; б - конденсатор; в - индуктивные элементы в виде круглой и прямоугольной спиралей; / - резистивная пленка; 2 - контактные площадки; 3 - подложка; 4, 6 - нижняя и верхняя обкладки; 5 - диэлектрик; 7 - подложка; 8 - изоляционная пленка; 9 - токопрово-дящая пленка




Пленочные конденсаторы. В гибридных ИМС пленочные конденсаторы изготовляют обычно вакуумным напылением трех слоев: двух проводящих обкладок и разделяющей их пленки диэлектрика (рис. 5.10, б). Емкость пленочного конденсатора прямо пропорциональна площади обкладки и обратно пропорциональна толщине диэлектрической пленки. При этом емкость тем больше, чем больше значение диэлектрической проницаемости пленки между обкладками. Наилучшим диэлектриком для пленочных конденсаторов является моноокись кремния SiO. Могут быть использованы также двуокись кремния SiOg, окись алюминия AI2O3, окись тантала ТагС. Для получения обкладок напыляют пленки алюминия. Номинальные значения емкостей пленочных конденсаторов получаются от 10 до 10000 пФ при рабочем напряжении, не превышающем 15 В. Конденсаторы большой емкости нельзя получить методом пленочной технологии; при необходимости их применяют в виде дискретных компонентов.

Пленочные индуктивные элементы. В гибридных ИМС индуктивности могут быть получены в виде пленочных элементов. Их изготовляют осаждением на диэлектрическую подложку спирали из проводящего материала; спираль может иметь круглую или прямоугольную форму (рис. 5.10, в). Проводящий спиральный слой осаждается методом вакуумного испарения через специальную маску (трафарет). Поскольку размеры изготовленной пленочной индуктивной катушки должны быть очень малы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к элементам ИМС, индуктивность получается не более 5 мкГн. При необходимости применения элементов с большей индуктивностью используют кольцевые микроминиатюрные катушки с магнитным сердечником из порошкового железа или ферритов.

Навесные компоненты гибридных ИМС. В качестве навесных дискретных компонентов гибридных ИМС используют полупроводниковые микроминиатюрные приборы - диоды и транзисторы. Они могут быть заключены в миниатюрный корпус, но чаще используются бескорпусные приборы, имеющие значительно меньшие размеры и массу. В бескорпусных приборах кристалл полупроводника герметически защищается от воздействия внешней среды специальными покрытиями: лаком, эмалью, смолой, компаундом и др. Бескорпусные дискретные полупроводниковые приборы изготовляют отдельно от микросхемы. Для защиты от механических повреждений при испытаниях и транспортировке их помещают в специальный пластмассовый корпус, а перед монтажом в микросхему корпус снимают.

Чаще всего в качестве активных навесных компонентов используют биполярные транзисторы п-р-п типа КТ307, КТ319, КТ324 и другие, а также полевые МДП-транзисторы, например КП201. В качестве навесных компонентов применяют также бескорпусные полупроводниковые микросхемы.

Кроме активных компонентов иногда применяют и пассивные навесные компоненты. В частности, конденсаторы с емкостью более 2000 пФ.

Дискретные активные компоненты гибридных ИМС позволяют создавать аппаратуру более мощную, чем аппаратура на прлу-проводниковых ИМС, а также применять транзисторы разных типов - биполярные и полевые - в одной микросхеме и получать оптимальные электрические параметры.

Монтаж навесных компонентов на подложке с нанесенными тонкопленочными пассивными элементами, а также соединение пленочных элементов между собой и с внешними выводами микросхемы осуществляется с помощью пленочных проводников и контактных площадок.

Хорошими токопроводящими материалами являются золото, медь, алюминий, никель, а для улучшения их сцепления с под-



ложкой или межслойной изоляцией элементов сначала напыляют подслой хрома или нихрома, а на него - токопроводя-щие полоски и контактные площадки.

Внешние выводы навесных компонентов соединяют с контактными площадками пассивной микросхемы различными методами пайки или сварки, используя ультразвук, импульсный косвенный нагрев, микропаяльник, луч лазера.

Межслойная изоляция проводников друг от друга в местах их пересечения осуществляется тонкой пленкой диэлектрика, чаще всего моноокиси кремния.

Контрольные вопросы

1- Как формируются биполярные и МДП-транзисторы при изготовлении полупроводниковых ИМС?

2. Как осуществляется формирование диодов, резисторов и конденсаторов в ИМС на базе биполярных транзисторов?

3. Как формируются пленочные резисторы, конденсаторы и индуктивные элементы?

4. Что представляют собой навесные компоненты гибридных ИМС?

ГЛАВА 5.4. ВИДЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

5.4.1. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы

Аналоговые (линейные) ИМС предназначены для преобразования и обработки непрерывно и плавно изменяющихся сигналов. Обычно они имеют линейные характеристики, поэтому получил распространение термин линейная микросхема . Они применяются в качестве усилителей и генераторов гармонических (синусоидальных) сигналов, а также детекторов, фильтров, модуляторов, коммутаторов и других устройств.

Аналоговые ИМС получают все более широкое применение благодаря усовершенствованию технологии и возможности создания транзисторных структур в интегральном исполнении с высоким напряжением пробоя, с высокой граничной частотой и одинаковыми параметрами всех элементов, а также создания структур п-р-п и р-п-р на одной подложке в едином технологическом процессе.

Наиболее распространенный тип аналоговых ИМС - интегральные усилители. Они подразделяются на многоцелевые (с одним входом) и многоцелевые дифференциальные усилители (с двумя входами и двумя или одним выходом). Разновидностью дифференциальных усилителей являются операционные усилители, имеющие два входа и один выход.

Многоцелевые усилители с одним входом и одним выходом

предназначены для усиления гармонических сигналов в широком диапазоне частот. К ним относятся усилители низких, промежуточных и высоких частот, видеоусилители и широкополосные усилители. Они находят применение в практике приемной и передающей радиоаппаратуры, телевидения и видеотехники.

Дифференциальные усилители имеют два симметричных относительно общей точки (корпуса) входа. Они усиливают разность двух сигналов, подаваемых на входы, и могут быть использованы в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Вх.и Вх н


Bx.ji Вых

Вх. н

<>!>

-Вых

Jl -- 2---

О---

И-НЕ ИЛИ-НЕ

Рис. 5.11. Условные графические обозначения операционных усилителей (а, б) и логических элементов (в)

Операционные усилители - это многокаскадные усилители с дифференциальными входами (два входа) и одним общим выходом. Они отличаются очень большим коээфициентом усиления, большим входным и очень малым выходным сопротивлением. Название операционный связано с их первоначальным применением для выполнения различных математических операций в ЭВМ - сложения, вычитания, умножения, интегрирования и других. Но по мере развития микроэлектроники и производства операционных усилителей в интегральном исполнении - в виде ИМС - их применение все более расширялось. Их используют в усилителях постоянного и переменного тока, в генераторах, стабилизаторах напряжения, активных фильтрах и т. д. Два варианта условного обозначения операционных усилителей на схемах показаны на рис. 5.11, а, б. Один вход (со знаком + ) называют неинвертирующим; при подаче сигнала на него фазы приращения сигнала на выходе и входе совпадают. Второй (со знаком - ) - инвертирующим; приращения сигнала на выходе и этом входе по фазе противоположны.

Аналоговые ИМС могут быть как полупроводниковыми, так и гибридными с тонко- и толстопленочными элементами. Их изготовляют на основе биполярных или МДП-транзисторов, которые имеют более высокое входное сопротивление и меньший шум, чем



биполярные; поэтому их целесообразно применять на входе операционных усилителей. На выходе обычно используют эмиттериый повторитель. Основные параметры аналоговых схем следующие: входное и выходное сопротивления, коэффициент усиления и частотный диапазон.

Питание аналоговых ИМС осуществляется от низковольтных источников постоянного тока. В зависимости от схем каскадов может требоваться источник питания, дающий не одно, а два напряжения: равной величины, но противоположной полярности относительно общей точки. Вторичные источники питания в интегральном исполнении выпускаются серией К142, содержащей маломощные выпрямители и стабилизаторы напряжения.

Цифровые (логические) ИМС предназначены для преобразования и обработки дискретных сигналов. Их используют как электронные ключи с двумя устойчивыми состояниями. В одном состоянии на их входе (выходе) действует низкий уровень напряжения; при переводе на двоичный цифровой код это соответствует логическому нулю (0). В другом состоянии действует высокий уровень напряжения, что соответствует логической единице (1). Частный случай цифровой ИМС - логическая микросхема. Положительной логикой называют действие элементов, срабатывающих при положительном импульсе входного сигнала - при изменении его с О на 1, а отрицательной - при изменении входного сигнала с 1 на 0. Цифровые ИМС применяют в узлах и блоках электронных вычислительных машин, в устройствах дискретной автоматики и измерительной техники.

Статическими параметрами цифровых ИМС называют параметры, характеризующие состояние включенной микросхемы: напряжение источника питания; входное и выходное напряжения, соответствующие логическому нулю (0) или логической единице (1); допустимое количество входов ИМС, называемое коэффициентом объединения по входу; количество одновременно подключенных нагрузок - коэффициент разветвления по выходу; средняя потребляемая мощность; помехоустойчивость.

Динамические параметры характеризуют ИМС в режиме переключения: время перехода из состояния, соответствующего О, в состояние, соответствующее 1, или наоборот; время задержки распространения сигнала и другие. Цифровые ИМС по функциональному назначению делят на подгруппы: логические ИМС, триггеры, элементы арифметических устройств и т. д.

Логическая микросхема как базовый элемент цифрового устройства реализует определенную логическую (переключательную) функцию. Сигнал на входе или нескольких входах может иметь значения, равные либо логической единице, что соответствует наличию импульса, либо логическому нулю при отсутствии импульса. Эти входные сигналы вызывают появление

на выходе микросхемы выходных сигналов, которые тоже могут принимать только значения логической 1 или 0.

Ключи в логических ИМС могут быть построены на различных полупроводниковых приборах: диодах, биполярных или МДП-транзисторах и их сочетаниях. Они выполняют различные логические операции. Простейшими из них являются логическая инверсия НЕ (функция отрицания), логическое умножение И (конъюнкция) и логическое сложение ИЛИ (дизъюнкция). На рис. 5.11,в даны условные графические обозначения логических схем. Самая простая логическая ИМС НЕ реализует функцию НЕ; она содержит ключ с одним входом и одним выходом. Если на входе логический О (нет сигнала), то на выходе появится сигнал, т. е. будет логическая 1, и наоборот. Логическую функцию И осуществляет ИМС И, которая строится на основе ключей с двумя или более входами и одним выходом. Сигнал на выходе (логическая 1) появляется в этой схеме только тогда, когда на всех входах одновременно логические 1. Если хоть на одном входе О, то и на выходе будет 0. Функцию ИЛИ реализует ИМС ИЛИ тоже на основе ключей с двумя и более входами и одним выходом, но выходной сигнал равен логической 1, если хотя бы один входной сигнал равен 1. Эти три логические ИМС - НЕ, ИЛИ, И - составляют функционально полную систему логических элементов; используя различные их сочетания, можно создать цифровое устройство любой функциональной сложности; например, И - НЕ, ИЛИ - НЕ (основные логические ИМС) и более сложные: НЕ - И - ИЛИ, И - ИЛИ - НЕ, И - ИЛИ - И и др.

Каждая цифровая (логическая) ИМС может выполнять как логические, так и арифметические операции в двоичной системе счисления. Их изготовляют в основном по технологии полупроводниковых ИМС и в зависимости от используемых полупроводниковых элементов подразделяют на резисторно-транзистор-ную логику РТЛ, диодно-транзисторную логику ДТЛ, транзисторно-транзисторную логику ТТЛ, транзисторную логику на переключателях тока ПТТЛ и логику на МДП-транзисторах МДПТЛ. Например, микросхема РТЛ имеет во входных цепях резисторы, а в выходных - транзисторы; ДТЛ на входе содержит диоды, а на выходе - транзисторы и т. д.

Цифровые ИМС выполняют различные сложные логические и арифметические функции, а также запоминают информацию и обеспечивают возможность построения любых арифметических, запоминающих и управляющих устройств ЭВМ.

5.4.2. Большие интегральные схемы и микропроцессоры

Создание больших интегральных схем (БИС) характеризует новый этап в развитии микроэлектроники. Это явилось след-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [ 37 ] 38 39 40



ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.


Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы
.