Интегральная схема

Чем являются логические интегральные схемы (ИС)

По сути, это микроэлектронное устройство, которое базируется на кристалле произвольной сложности, что изготовлено на полупроводниковой плёнке или пластине. Оно помещается в неразборный корпус (хотя может обойтись и без него, но только когда он является частью микросборки). Первая интегральная схема была запатентована в 1968 году. Это стало своеобразным прорывом в промышленности, хотя предоставленное устройство и не очень сильно соответствовало современным представлениям по своим параметрам. Интегральные схемы в массе своей изготавливаются для поверхностного монтажа. Часто под ИС понимают один только кристалл или плёнку. Наибольшее распространение получила интегральная схема на пластине кремния. Так вышло, что его применение в промышленности имеет ряд преимуществ, например, эффективность передачи сигналов.

Серии микросхем[ | ]

Аналоговые и цифровые микросхемы выпускаются сериями. Серия — это группа микросхем, имеющих единое конструктивно-технологическое исполнение и предназначенные для совместного применения. Микросхемы одной серии, как правило, имеют одинаковые напряжения источников питания, согласованы по входным и выходным сопротивлениям, уровням сигналов.

Корпуса

Корпуса интегральных микросхем, предназначенные для поверхностного монтажа Основная статья: Типы корпусов микросхем

Микросборка с бескорпусной микросхемой, разваренной на печатной плате

Корпус микросхемы — это конструкция, предназначенная для защиты кристалла микросхемы от внешних воздействий, а также для удобства монтажа микросхемы в электронную схему. Содержит собственно корпус из диэлектрического материала (пластмасса, реже керамика), набор проводников для электрического соединения кристалла с внешними цепями посредством выводов, маркировку.

Существует множество вариантов корпусов микросхем, различающихся по количеству выводов микросхемы, методу монтажа, условиям эксплуатации. Для упрощения технологии монтажа производители микросхем стараются унифицировать корпуса, разрабатывая международные стандарты.

Иногда микросхемы выпускают в бескорпусном исполнении — то есть кристалл без защиты. Бескорпусные микросхемы обычно предназначены для монтажа в гибридную микросборку. Для массовых дешевых изделий возможен непосредственный монтаж на печатную плату.

Специфические названия

Фирма Intel

первой изготовила микросхему, которая выполняла функции микропроцессора (англ. microproccessor) —Intel 4004. На базе усовершенствованных микропроцессоров 8088 и 8086 фирмаIBM выпустила свои известные персональные компьютеры.

Микропроцессор формирует ядро вычислительной машины, дополнительные функции, типа связи с периферией выполнялись с помощью специально разработанных наборов микросхем (чипсет). Для первых ЭВМ число микросхем в наборах исчислялось десятками и сотнями, в современных системах это набор из одной-двух-трёх микросхем. В последнее время наблюдаются тенденции постепенного переноса функций чипсета (контроллер памяти, контроллер шины PCI Express

) в процессор.

Микропроцессоры со встроенными ОЗУ и ПЗУ, контроллерами памяти и ввода-вывода, а также другими дополнительными функциями называют микроконтроллерами.

4.1 Микроклимат

Движение воздуха, окружающая температура и влажность суммарно
определяют микроклимат рабочего места.

Когда приходится работать с персональным компьютером
необходимо задумываться о микроклимате рабочего места.

Перегреву помогает высокая влажность, нарушающая теплоотдачу
за счет повышенной температуры или чрезмерно усиливающая теплоотдачу при
пониженной температуре. Поэтому в рабочей зоне должна сохраняться умеренная
влажность при умеренной температуре, это способствует сохранению функциональных
возможностей работника. Такое состояние достигается только при наличии система
кондиционирования воздуха.

Так же необходимо учитывать гигиеническое состояние рабочего
места. Оно зависит от времени года, поступление теплоты в рабочую зону, а так
же класса рабочего места. Микроклиматом в пределах нормы считается, если
температурный избыток не превышает 23 Дж/(м3*с).

ГОСТ 12.1.005-88 посвящен гигиеническим нормам на
рабочем месте.

Классификация[ | ]

Степень интеграции

В зависимости от степени интеграции применяются следующие названия интегральных схем:

• малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле
• средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле
• большая интегральная схема (БИС) — до 10 тыс. элементов в кристалле
• сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — более 10 тыс. элементов в кристалле

Ранее использовались также теперь уже устаревшие названия: ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — от 1-10 млн до 1 млрд элементов в кристалле и, иногда, гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 млрд элементов в кристалле. В настоящее время, в 2010-х, названия «УБИС» и «ГБИС» практически не используются, и все микросхемы с числом элементов более 10 тыс. относят к классу СБИС.

Технология изготовления

Гибридная микросборка STK403-090, извлечённая из корпуса

Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия).

Подробнее см. Планарная технология

• Плёночная интегральная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок: толстоплёночная интегральная схема;
• тонкоплёночная интегральная схема.

Гибридная микросхема (часто называемая микросборкой ), содержит несколько бескорпусных диодов, бескорпусных транзисторов и (или) других электронных активных компонентов. Также микросборка может включать в себя бескорпусные интегральные микросхемы. Пассивные компоненты микросборки (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) обычно изготавливаются методами тонкоплёночной или толстоплёночной технологий на общей, обычно керамической подложке гибридной микросхемы. Вся подложка с компонентами помещается в единый герметизированный корпус.
Смешанная микросхема — кроме полупроводникового кристалла, содержит тонкоплёночные (толстоплёночные) пассивные элементы, размещённые на поверхности кристалла.

Вид обрабатываемого сигнала

• Аналоговые.
• Цифровые.
• Аналого-цифровые.

Аналоговые микросхемы — входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания.

Цифровые микросхемы — входные и выходные сигналы могут иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения. Например, для микросхем типа ТТЛ при напряжении питания +5 В диапазон напряжения 0…0,4 В соответствует логическому нулю, а диапазон от 2,4 до 5 В — логической единице; для микросхем ЭСЛ-логики при напряжении питания −5,2 В диапазон от −0,8 до −1,03 В — логической единице, а от −1,6 до −1,75 В — логическому нулю.

Аналого-цифровые микросхемы совмещают в себе формы цифровой и аналоговой обработки сигналов, например, усилитель сигнала и аналого-цифровой преобразователь.

Уровни проектирования

• Физический — методы реализации одного транзистора (или небольшой группы) в виде легированных зон на кристалле.
• Электрический — принципиальная электрическая схема (транзисторы, конденсаторы, резисторы и т. п.).
• Логический — логическая схема (логические инверторы, элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ и т. п.).
• Схемо- и системотехнический уровень — схемо- и системотехническая схемы (триггеры, компараторы, шифраторы, дешифраторы, АЛУ и т. п.).
• Топологический — топологические фотошаблоны для производства.
• Программный уровень (для микроконтроллеров и микропроцессоров) — команды ассемблера для программиста.

В настоящее время большая часть интегральных схем разрабатывается при помощи САПР, которые позволяют автоматизировать и значительно ускорить процесс получения топологических фотошаблонов.

Как создаются интегральные схемы?

Как изготовить чип памяти или процессор компьютера? Процесс производства начинается с химического элемента — кремния, который химически обрабатывается (легируется) для придания различных электрических свойств.

ЧИП ПАМЯТИ

Современное исполнение интегральной схемы (одна из многочисленных форм), установленной на электронной плате устройства. Это далеко не самый продвинутый вариант, а лишь один из многих

Традиционно для нужд электроники используются материалы двух категорий:

1. Проводники.
2. Изоляторы.

Но технически всё сложнее, особенно когда дело касается определенных элементов середины таблицы Менделеева (группы 14 и 15), в частности, кремния и германия. Что примечательно — материалы изоляторы способны переходить в разряд проводников, если к этим материалам добавить некоторое количество примесей. Процесс, известный как легирование.

Модульное выполнение

Термин «модульное выполнение» употребляется в документе ГОСТ Р 52003-2003 — «Уровни разукрупнения радиоэлектронных средств. Термины и определения». В классификации по конструктивной сложности РЭС можно разделить на средства в модульном и немодульном исполнении. Уровни разукрупнения РЭС в немодульном исполнении по конструктивной сложности включают шкаф, блок и ячейку. Уровни разукрупнения радиоэлектронных средств в модульном исполнении по конструктивной сложности включают электронный модуль; унифицированный электронный модуль; стандартный электронный модуль; специализированный стандартный электронный модуль и модули 3, 2, 1-го и нулевого уровня.

Магистрально-модульное исполнение радиоэлектронного средства — конструктивно-технологический метод создания радиоэлектронного средства в модульном исполнении с использованием рациональной структуры соединения и коммутации его составных частей, обеспечивающий взаимозаменяемость радиоэлектронных средств и их составных частей, а также техническую совместимость в соответствии с заданными требованиями к их разработке .

Можно дать и еще одно определение, содержащееся в ГОСТ 25804.1-83 «Аппаратура, приборы, устройства и оборудование систем управления технологическими процессами атомных электростанций. Основные положения» :

Модульное исполнение — конструктивное исполнение систем и элементов управления технологическими процессами атомных электростанций, при котором аппаратура, приборы, устройства и оборудование компонуются в единой несущей конструкции (модуле) и изготавливаются по самостоятельным ТУ.

Назначение

Интегральная микросхема может обладать законченным, сколь угодно сложным, функционалом — вплоть до целого микрокомпьютера (однокристальный микрокомпьютер).

Аналоговые схемы

• Операционные усилители
• Генераторы сигналов
• Фильтры (в том числе на пьезоэффекте)
• Аналоговые умножители
• Аналоговые аттенюаторы и регулируемые усилители
• Стабилизаторы источников питания
• Микросхемы управления импульсных блоков питания
• Преобразователи сигналов
• Схемы синхронизации
• Различные датчики (температуры и др.)

Цифровые схемы

• Логические элементы
• Триггеры
• Счётчики
• Регистры
• Буферные преобразователи
• Модули памяти
• Шифраторы
• Дешифраторы
• Микроконтроллеры
• (Микро)процессоры (в том числе ЦПУ в компьютере)
• Однокристальные микрокомпьютеры
• ПЛИС — программируемые логические интегральные схемы

Цифровые интегральные микросхемы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:

• Уменьшенное энергопотребление связано с применением в цифровой электронике импульсных электрических сигналов. При получении и преобразовании таких сигналов активные элементы электронных устройств (транзисторов) работают в «ключевом» режиме, то есть транзистор либо «открыт» — что соответствует сигналу высокого уровня (1), либо «закрыт» — (0), в первом случае на транзисторе нет падения напряжения, во втором — через него не идёт ток. В обоих случаях энергопотребление близко к 0, в отличие от аналоговых устройств, в которых большую часть времени транзисторы находятся в промежуточном (резистивном) состоянии.
• Высокая помехоустойчивость цифровых устройств связана с большим отличием сигналов высокого (например 2,5 — 5 В) и низкого (0 — 0,5 В) уровня. Ошибка возможна при таких помехах, когда высокий уровень воспринимается как низкий и наоборот, что мало вероятно. Кроме того, в цифровых устройствах возможно применение специальных кодов, позволяющих исправлять ошибки.
• Большое отличие сигналов высокого и низкого уровня и достаточно широкий интервал их допустимых изменений делает цифровую технику нечувствительной к неизбежному в интегральной технологии разбросу параметров элементов, избавляет от необходимости подбора и настройки цифровых устройств.

Аналогово-цифровые схемы

• ЦАП и АЦП
• ЦВС
• Трансиверы (например, преобразователь интерфейса RS422)
• Модуляторы и демодуляторы Радиомодемы
• Декодеры телетекста, УКВ-радио-текста
• Трансиверы Fast
• Dial-Up модемы
• Приёмники цифрового ТВ
• Сенсор оптической мыши

Преобразователи напряжения питания и другие устройства на переключаемых конденсаторах
Цифровые аттенюаторы
Схемы ФАПЧ с последовательным интерфейсом
Коммутаторы
Генераторы и восстановители частоты тактовой синхронизации
БМК — базовый матричный кристалл, содержащий как аналоговые, так и цифровые первичные элементы

Литература

• Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич. Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — 912 с. — ISBN 0-13-090996-3.
• Черняев В. Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров / Черняев В. Н.. — М.: Радио и связь, 1987. — 464 с. — ISBN нет, УДК 621.38 Ч-498.
• Парфенов О. Д. Технология микросхем / Парфенов О. Д.. — М.: Высш. шк., 1986. — 318 с. — ISBN нет, УДК 621.3.049.77.
• Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. — М.: Высшая школа, 1987. — 416 с.
• Броудай И.,Мерей Дж. Физические основы микротехнологии. — М.: Мир, 1985. — 496 с. — ISBN 200002876210.
• Пирс К., Адамс А., Кац Л. Технология СБИС. В 2-х кн. — М.: Мир, 1986. — 404 с. — 9500 экз.

Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебное пособие. — 8-е испр.. — СПб.: Лань, 2006. — С. 335—336. — 480 с. — 3000 экз.

• Атаев Д. И., Болотников В. А. Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник. — М.: МЭИ, 1991. — 240 с. — ISBN 5-7046-0028-X.
• Атаев Д. И., Болотников В. А. Аналоговые интегральные микросхемы для телевизионной радиоаппаратуры: Справочник. — М.: МЭИ, 1993. — 184 с. — ISBN 5-7046-0091-3.
• Ермолаев Ю. П., Пономарев М. Ф., Крюков Ю. Г. Конструкции и технология микросхем / (ГИС и БГИС). — М.: Советское радио, 1980. — 256 с. — 25 000 экз.
• Коледов Л. А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. — М.: Советское радио, 1989. — 394 с.
• Коледов Л. А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. — СПб.: Лань, 2008. — 394 с. — 2000 экз. — ISBN 978-5-8114-0766-8.

Многочиповые РЧ-компоненты

На пассивную многослойную ИС могут устанавливаться элементы, изготовленные с применением других технологий: полупроводниковые приборы, монолитно-интегральные схемы управления сигналом, микроэлектромеханические системы (МЭМС), перестраиваемые компоненты на основе сегнетоэлектрических материалов и т. д. Это позволяет создавать многофункциональные модули, выполненные на единой подложке, для обобщенной характеристики которых зачастую используется термин «многочиповые модули» — MCM (Multi-Chip Module). Компоновка на единой подложке (System-on-Chip, SoC) или в едином корпусе (System-in-Package, SiP) является самым быстроразвивающимся и перспективным направлением современной микроэлектроники .

Разработчиками было предложено и исследовано множество методов для объединения нескольких чипов в одном корпусе. Введение в корпус РЧ-компонентов имеет свои особенности. Во многих случаях радиочастотные схемы добавляются к большим системам на чипе SoC в одночиповом исполнении.

Существует несколько основных категорий систем в корпусе (рис. 41), представляющие собой варианты двух- (2D) и трехмерного (3D) корпусирования полупроводниковых компонентов с помощью методов создания межсоединений проволочной разваркой выводов и монтажа перевернутых кристаллов (flip chip) . Эти основные категории многочиповых компонентов — система на чипе SoC, MCM, система в корпусе SiP, система на чипе SoC — более подробно рассмотрены далее.

Рис. 41. Сравнение многочиповых компонентов SOC, MCM, SIP и SOP

Что такое интегральная микросхема

Интегральная микросхема — это миниатюрный электронный блок, содержащий в общем корпусе транзисторы, диоды, резисторы и другие активные и пассивные-элементы, число которых может достигать нескольких десятков тысяч.

Одна микросхема Может заменить целый блок радиоприемника, электронной вычислительной машины (ЭВМ) и электронного автомата. «Механизм» наручных электронных часов, например, — это всего лишь одна большей микросхема.

По своему функциональному назначению интегральные микросхемы делятся на две основные группы: аналоговые, или линейно-импульсные, и логические, или цифровые, микросхемы.

Аналоговые микросхемы предназначаются для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний разных частот, например, для приемников, усилителей, а логические — для использования в устройствах автоматики, в приборах с цифровым отсчетом времени, в ЭВМ.

Этот практикум посвящается знакомству с устройством, принципом работы и возможным применением самых простых аналоговых и логических интегральных микросхем.

8.1 Метод термического испарения

Метод термического испарения (вакуумного напыления) заключается в
испарении материалов и осаждении на подложку в высоком вакууме. Достоинствами
метода являются: высокая скорость осаждения материалов; простота и
отработанность технологических операций. Недостатками метода являются:
трудность обеспечения высокой воспроизводимости свойств плёнок при осаждении
веществ сложного состава; трудность испарения тугоплавких материалов; высокая
инерционность испарителей. Упрощённая схема термического напыления представлена
на рис. 6.

Металлический или стеклянный колпак 1 располагают на опорной плите 2.
Подложка 3, на которую наносится напыление, закрепляется держателем 4. К нему
примыкает нагреватель 5. Напыление производится на нагретую подложку.
Испаритель 6 состоит из источника напыляемого вещества и нагревателя.
Поворотная заслонка 7 перекрывает поток паров от испарителя к подложке.
Напыление длится в течении времени, пока открыта заслонка 7.

На подложке создаются благоприятные условия для конденсации паров. Для
получения качественной плёнки температура подложки должна быть оптимальной,
обычно (200-400)°С. Слишком низкая температура приводит к неравномерному
распределению адсорбируемых атомов, и плёнка получается разной толщины. Слишком
высокая температура подложки может привести к отрыву только что осевших атомов.

Скорость роста плёнок зависит от ряда факторов: температуры нагревателя;
температуры подложки; расстояния от испарителя до подложки; типа испаряемого
материала и т.д. Обычно скорость роста плёнок составляет от десятков долей до
десятков нанометров в секунду.

Некоторые распространённые материалы имеют плохую адгезию с подложкой. В
этом случае на подложку сначала наносят так называемый подслой с хорошей
адгезией, а затем уже напыляют основной материал (например, если основной
материал — золото, то используется подслой никеля или титана).

Для того, чтобы атомы газа, летящие к подложке от испарителя, испытывали
минимальное количество столкновений, необходимо создать под колпаком достаточно
высокий вакуум (не ниже 10-6мм рт. ст.).

В первоклассных напылительных установках вакуум порядка 10-11 мм
рт. ст.

Усилительные паллеты PSM

Радиочастотные усилительные палеты, или субблоки (Pallet, Power Solution Module PSM), представляют собой усилители мощности, чаще всего — однокаскадные. Одним из их достоинств является наличие входных и выходных согласующих цепей, обеспечивающих согласование с 50-омным трактом в заданной полосе частот .

Конструктивно усилительные паллеты состоят из металлического основания (рис. 45) — фланца-теплоотвода, диэлектрической подложки с необходимой топологией схемы согласующих цепей и смонтированными на ней электронными компонентами, в том числе мощными высокочастотными транзисторами. Подложкой служит печатная плата, на которой методом поверхностного монтажа установлены маломощные компоненты. Мощные элементы и транзисторы монтируются непосредственно на фланце.

Рис. 45. Конструкция и топология усилителя мощности 250 Вт диапазона 2,4–2,5 ГГц PC24250 Pallet от компании Ampleon

Преимущество усилительных палет заключается в меньшей себестоимости из-за отсутствия герметизированных корпусов и унифицированных габаритов, поскольку размеры палет и конфигурация размещения контактных площадок или соединителей определяются техническими требованиями заказчика. Это обеспечивает большую универсальность в применении.

На рис. 46а показано конструктивное исполнение усилительных палет, разработанных АО НИИЭТ. Усилительный модуль модели УМ0328-1000 (M421354) с выходной мощностью 1000 Вт предназначен для работы в диапазоне 3–30 МГц. Габариты устройства 225×125×46 мм, напряжение питания 50 В, входное и выходные сопротивления 50 Ом. Коэффициент усиления по мощности устройства, работающего в классе АВ, равен 20 дБ.

Рис. 46. Усилительные паллеты, разработанные Научно-исследовательским институтом электронной техники АО «НИИЭТ» моделей УМ0328-1000 (M421354) и М44265

Усилительный модуль модели М44265 (рис. 46б) от АО НИИЭТ предназначен для применения в усилителях мощности РЛС S-диапазона частот (2,7–3,1 ГГц). Габариты модуля 70×70×13 мм, выходная мощность составляет 300 Вт, напряжение питания равно 35 В.

Усилительная палета A3000-FM, производимая компанией iWin Module (рис. 47), предназначена для использования в передатчиках ФМ-диапазона. Этот усилитель выполнен с использованием микрополосковых технологий, для повышения надежности в нем применены MOSFET-транзисторы. Диапазон рабочих частот 87,5–108 МГц, коэффициент усиления 25 дБ, выходная мощность 3 кВт. Палета U05-TV предназначена для использования в диапазоне 470–860 МГц с выходной мощностью 5 Вт.

Рис. 47. Палеты A3000-FM АО НИИЭТ и U05-TV компании iWin Module

Отделение высокочастотных приборов PPGR компании Microsemi Corporation начало производство мощных СВЧ—палет для применения в радарах , работающих в диапазонах частот L (1200–1400 МГц) и S (2700–3100 МГц, 3100–3400 МГц). Такие СВЧ-модули позволяют получить в 2–3 раза большую выходную мощность по сравнению с одиночными транзисторами и имеют крайне простую концепцию работы plug-and-play, что позволяет интегрировать СВЧ-модуль в систему без настройки и согласования волновых сопротивлений. Все это существенно упрощает систему пользователя, значительно снижает время разработки, уменьшает размер усилителя более чем на 50% и заметно ускоряет процесс сборки и изготовления.

1.3. Базовые элементы биполярных БИС и СИС

Положение БИС и СИС в общей классификации изделий электронной техники. Структура базовых элементов биполярных БИС и СИС. Структура базовых элементов униполярных БИС и СИС. Базовые элементы с инжекционным питанием. Интегрированные приборы с зарядовой связью. Особенности применения биполярных БИС и СИС.

По структуре базового элемента различают биполярные и униполярные ИС. В основе биполярных ИС лежат n-р-п и р-n-р транзисторы (рисунок 1.7).

Одним из перспективных направлений развития цифровых БИС являются схемы с инжекционным питанием. В этих схемах энергия, необходимая для преобразования или хранения информации, вводится инжекцией неравновесных носителей в базу через специальный инжекторный переход, смещаемый в прямом направлении. Простейшая конструкция транзистора с инжекционным питанием показана на рисунке 1.8. В отличие от обычного п-р-п транзистора данная структура содержит еще один электрод-инжектор (Р1-облость). Второе отличие заключается в изменении функций электронных областей N1 и N2: N1-эмиттер, N2-коллектор.

В этой структуре образуется практически два транзистора:

         1. Транзистор р-n-р-типа образован инжекторной областью Р1, играющей роль эмиттера, частью эмиттерной N1-области, служащей базой, и базовой Р2-областью, выполняющей функции коллектора.

          2. Транзистор n-р-n вертикального типа образован частью эмиттерной N1-области, примыкающей к ней, частью базовой Р2-области и коллекторной N2-областью.

Если на инжекторный переход подано напряжение от внешнего источника питания Е, смещающее его в прямом направлении, то инжектированные в эмиттер (N1-область) дырки диффундируют к эмиттерному переходу, захватываются полем перехода и комплексируют часть объемного заряда перехода N2-Р2 со стороны базы. Вследствие этого эмиттерный переход сужается, потенциальный барьер снижается, т.е. переход смещается в прямом направлении. В результате начинается инжекция электронов из Э в Б и их дрейф к К, где они комплексируют часть объемного заряда коллекторного перехода, снижая тем самым его потенциальный барьер. К-переход смещается в прямом направлении, а транзистор переходит в режим насыщения, т.е. имеет малое R. Если соединить базу с эмиттером переключателем S, то напряжение между Б и Э будет равно «0», через транзистор потечет ток близкий к току инжекции и транзистор перейдет в активный режим, близкий к режиму отсечки. Сопротивление его при этом велико. Транзистор работает в режиме ключа.

Инжекционные схемы подразделяются по количеству используемых при их создании процессов (начинающихся на букву «И») на следующие :

ИЛ — интегральная логика; И2Л — интегральная инжекционная логика; И3Л — интегральная логика с изопланарной изоляцией; И4Л — интегральная ионно-имплантированная логика (без изоляции) И5Л — интегральная ионно-имплантированная логика с изопланарной изоляцией.

В полупроводниковых ИС, кроме биполярных и МОП-транзисторов, базовыми элементами являются приборы с зарядовой связью (ПЗС). Технология создания ПЗС аналогична технологии МОП-структур (рисунок 1.9). На поверхности полупроводниковой подложки находятся близко расположенные металлические затворы (З1, З2, З3, З4 и т.д.). Для инжекции зарядов на входе структуры выполняется диффузионный диод. Если по всем затворам приложить пороговое отрицательное смещение U1, то у поверхности полупроводника n-типа образуется равномерный обедненный электронами слой. Увеличение смещения до U2 > U1 на затворе З1 приведет к появлению в приповерхностной под ним зоне потенциальной ямы, в которую при наличии напряжения на входном диоде будут инжектироваться дырки. Если после окончания процесса инжекции к затвору З2 приложить U3 > U2, то под ним возникает более глубокая потенциальная яма. При этом под затворами З1 и З2 возникает продольное поле, под действием которого в приповерхностном слое полупроводника произойдет дрейф носителей заряда от З1 к З2. Аналогично происходит перемещение зарядов к следующим электродам.

Радар на чипе RoC

В силу большого разнообразия типов современных РЛС (радаров), применяемых в них технологий и массового тиражирования ИС для них, весьма привлекательным является размещение в многочиповым компоненте весь РЧ-блок, аналоговый интерфейс, бейсбенд-тракт, цифровой интерфейс и последетекторную обработку сигналов радара. Это позволяет наилучшим образом использовать площадь чипа для улучшения его характеристик, обеспечивает оптимальное разделение между аналоговыми и цифровыми функциями компонента и обеспечивает интерфейсы с высокой пропускной способностью между различными сегментами трактов, будь то аналоговая, цифровая или программируемая части чипа.

Такое решение, получившее название «радар на чипе» (Radar on Chip, RoC), предлагает, например, компания Uhnder (Austin, Texas), создавшая первый в мире автомобильный цифровой радар на чипе (RoC) . Компания работает для автомобильной промышленности, поставляя радиолокационные чипы нового поколения, способные достигать беспрецедентных уровней производительности в новом автомобильном радиолокационном диапазоне 76–81 ГГц. Датчики, основанные на технологии цифровой модуляции DCM (digitally coded modulation), легко превосходят текущие требования к усовершенствованным системам помощи водителю ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) для первых трех уровней автономности, которые планируются сегодня для серийных автомобилей и будут масштабироваться до гораздо более жестких требований, поскольку индустрия переходит к полной автономии.

Как устроены интегральные схемы

Дата

Категория: it

Компьютеры строятся на основе двух типов интегральных схем: логической и ЗУ (запоминающее устройство). Логические микросхемы используются в арифметическом логическом модуле (АЛМ), где производятся вычисления, в то время как кристаллы ЗУ хранят данные и программы. Существует множество разновидностей логических микросхем, простых и сложных; микропроцессорная схема (нижняя правая иллюстрация на стр. 23) выполняет роль центральной нервной системы ПК и является ярким примером сложной логической схемы. Иногда функции логических схем и ЗУ комбинируются в одной схеме.

Микропроцессор служит центральным процессорным устройством (ЦПУ) компьютера, включающим контроллер и оперативную логическую схему. Другие, примыкающие к процессору схемы включают: генератор синхроимпульсов, который производит сигналы, обеспечивающие пошаговую деятельность компьютера; контроллер ввода/вывода, который координирует ввод и вывод данных; различные сопроцессоры — процессоры, специализированные для одного вида задач и выполняющие их с огромной скоростью. Дополнительные контроллерные схемы оперируют со связующими схемами, магнитными дисками и графическими терминалами.Кристаллы ЗУ подразделяются на постоянные и оперативные запоминающие устройства (ПЗУ и ОЗУ). Схемы ПЗУ сохраняют данные, даже если машина выключена, они используются для хранения завершенных программ, которые не нуждаются в изменениях. Большинство схем ОЗУ не являются постоянными, то есть их содержимое стирается, если компьютер выключен или произошел сбой в напряжении. Компьютер может считывать с них информацию и записывать ее — вносить в них новые данные.

Похожие записи:

Электрическая схема легкового прицепа Светодиодная лента для натяжного потолка Кинетический ветрогенератор: устройство, принцип работы, применение Освещение для аквариума Как сделать кабель для диагностики двигателя Стабилизатор напряжения