Полупроводниковая ИМС
Полупроводниковые ИМС в основном являются ИМС общего применения, т. е. выпускаются в виде типовых элементов для различных областей использования, обладают универсальными достоинствами, что обеспечивает их высокий тираж.
Это полупроводниковый кристалл, в толще которого выполняются все компоненты схемы: полупроводниковые приборы и полупроводниковые резисторы. Поверхность полупроводника покрывается изолирующим слоем окисла, по которому в нужных местах расположен слой металла, обеспечивающий соединения между элементами схемы.
Эзоляция элементов друг от друга осуществляется с помощью p-n переходов, смещенных в обратном направлении. Для этого к подложке прикладывается наиболее отрицательный потенциал. После создания слоя окисла на поверхности и нанесения соединений кристаллы полупроводника помещают в герметизированный корпус, имеющий выводы во внешнюю цепь.
Полупроводниковые интегральные схемы – это интегральные схемы, все элементы и межэлементные соединения которых выполнены в объеме и на поверхности полупроводника. Конструктивной основой ИС является подложка из кремния р-типа или арсенида галлия толщиной 200–300 мкм.
Пленочные ИМС.
Пленочная интегральная микросхема - это ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрического материала.
Пленочные интегральные микросхемы состоят из изоляционной подложки, на которую наносят тонкопленочные резисторы, конденсаторы, индуктивности, токопроводящие перемычки и контактные площадки.
Гибридные ИМС.
В состав гибридной ИМС, кроме элементов, неразрывно связанных с поверхностью подложки, входят простые и сложные компоненты (например, кристаллы полупроводниковых ИМС). Гибридные ИМС изготавливаются по тонко- или толстостеночной технологии с применением бескорпусныхполупроподниковых приборов и керамических конденсаторов.
Глава 4. Функциональное назначение
В зависимости от функционального назначения интегральные микросхемы делятся на аналоговые и цифровые. Аналоговые микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания. Частным случаем этих микросхем является микросхема с линейной характеристикой, линейная микросхема. С помощью цифровых микросхем преобразуются, обрабатываются сигналы, изменяющиеся по закону дискретной функции – ее входные и выходные сигналы могут иметь два значения. Частным случаем цифровых микросхем являются логические микросхемы, выполняющие операции с двоичным кодом, которые описываются законами логической алгебры (логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения).
Аналоговые ИМС
Аналоговые интегральные микросхемы (АИМС) предназначены для преобразования и обработки сигналов, непрерывно изменяющихся по уровню и во времени. Они широко применяются в аппаратуре звуковоспроизведения и звукоусиления, радиоприемниках и телевизорах, видеомагнитофонах, в аналоговых вычислительных машинах, и измерительных приборах, технике связи и т. д. АИМС позволяет создавать сложный завершенный функциональный узел в совокупности с ограниченным количеством внешних радиоэлементов (например, УПЧ изображения, видеоусилитель, генератор и т. п.). Функциональный узел - это группа радиоэлементов, объединенных конструктивно и технологически в модуль. Эта группа предназначена для создания какой-либо законченной части радиоэлектронной аппаратуры, например, усилителя, фильтра, источника питания и т. п. (стабилизаторы источников питания, операционные усилители, фильтры, преобразователи сигналов).
Аналоговые микросхемы характеризуются тем, что входная и выходная электрические величины могут иметь любые значения в заданном диапазоне. В цифровых же микросхемах входные и выходные сигналы могут иметь либо высокий, либо низкий уровень напряжения. В первом случае мы имеем дело с высоким логическим уровнем, а во втором - с низким логическим уровнем. Радиолюбители наряду с микросхемами ТТЛ широко применяют также микросхемы на полевых транзисторах, из которых наиболее распространены серии микросхем КМОП (комплементарные полевые транзисторы со структурой металл-окисел-полупроводник). Как мы видим, уровни напряжений принято называть логическими. Это обусловлено тем, что цифровые микросхемы предназначены для выполнения определенных логических действий над входными сигналами. Например, на выходе цифровой микросхемы должно появиться напряжение высокого уровня в случае, если напряжение высокого уровня присутствует хотя бы на одном из входов. Таким образом, данная микросхема выполняет логическую операцию или (логическое сложение). Если же логический сигнал на выходе микросхемы должен быть равен произведению логических сигналов на входах микросхемы, то это операция называется логическим умножением. Можно назвать множество других правил обработки сигналов в цифровых микросхемах. Поэтому цифровые микросхемы называют еще и логическими.
Глава 5. Назначение
Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для генерирования, преобразования и усиления сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Они применяются в аппаратуре связи и телевидения, а также в усилителях звуковой частоты и источниках питания. Особое место среди аналоговых интегральных микросхем занимают наиболее универсальные по своим функциональным возможностям микросхемы – операционные усилители.
В соответствии с ГОСТ 18682-73 для обозначения аналоговых интегральных микросхем применяется буквенно-цифровой код, отражающий конструктивное исполнение и выполняемые функции.
Рассмотрим пример обозначения аналоговой интегральной микросхемы операционного усилителя К140УД6.
Первый элемент – буква К. Наличие буквы К говорит о том, что микросхема предназначена для применения в бытовой аппаратуре. Отсутствие этой буквы указывает на повышенные электрические характеристики микросхемы, предназначенной для «жёстких» условий эксплуатации.
Второй элемент – цифра, обозначающая группу по конструктивно-технологическому исполнению. Цифры 1, 5, 6, 7 обозначают полупроводниковые микросхемы, 2, 4, 8 – гибридные, 3 – прочие.
Третий элемент – цифры от 01 до 99 или от 001 до 999 указывают на порядковый номер разработки серии.
Четвёртый элемент – буквы, определяющие подгруппу по основному функциональному назначению микросхемы.
Пятый элемент – цифра от 1 до 100, обозначающая условный номер микросхемы по данному функциональному признаку.
Может также присутствовать шестой элемент – буква от А до Я, обозначающая отличие по электрическим параметрам.
Для защиты от внешних воздействий микросхемы помещают в стандартные герметизированные корпуса.
Интегральная микросхема может обладать законченным, сколь угодно сложным, функционалом — вплоть до целого микрокомпьютера (однокристальный микрокомпьютер).
Аналоговые схемы
· Операционные усилители.
· Компараторы.
· Генераторы сигналов.
· Фильтры (в том числе на пьезоэффекте).
· Аналоговые умножители.
· Аналоговые аттенюаторы и регулируемые усилители.
· Стабилизаторы источников питания: стабилизаторы напряжения и тока.
· Микросхемы управления импульсных блоков питания.
· Преобразователи сигналов.
· Схемы синхронизации.
· Различные датчики (например, температуры).
Заключение
В данном реферате были рассмотрены различные типы интегральных микросхем. Минимизация размеров элементов микросхем связана с улучшением таких параметров, как стоимость выполнения логической операции или хранения бита информации, быстродействие элементов, их надёжность и др. Развитие данных технологий позволит значительно улучшить вышеперечисленные преимущества, поэтому как Россия, так и зарубежные страны, активно развивают эту сферу.
Список использованной литературы и интернет-ресурсов
1. Электронные твердотельные приборы (часть 2). Нахалов В. А. (Хабаровск, Издательство ДВГУПС, 2007)
2. Промышленная электроника (Горбачев Г. Н., Чаплыгин Е. Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов/Под ред. В. А. Лабунцова. — М.: Энергоатом-издат, 1988, — 320 с.)
3. https://elanina.narod.ru/lanina/index.files/student/tehnology/text/page1.htm
4. https://partner-elc.com/index.php?option=com_content&view=article&id=135:integralnie-mikrosxemi&catid=43:mikroshem&Itemid=1
5. https://www.alnam.ru/book_pe.php?id=11
6. https://www.ngpedia.ru/id156558p1.html
7. https://www.computerra.ru/business/54157/sozdana-samovosstanavlivayushhayasya-na-letu-integralnaya-mikroshema/ (По материалам sciencedaily.com, 2013)