Интегралды микросхемалар құрылымы және техникалық пайдалану


ЖОСПАР

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...3

I. Негізгі бөлім

1.1. Интегралды микросхемалардың активтік элементтері ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.2. Цифрлық интегралдық схемалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7
1.3. Аналогтық интегралдық микросхемалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..14
1.4. Интегралды схемалардың түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
1.5. Микросхеманың пассивтік элементтері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21

II. Екінші бөлім

2.1. Интегралды микросұлбаларды таңбалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..24
2.2. Логикалық элементтердің ИМС.ы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .26
2.3. ИМС жұмысын сипаттайтын негізгі параметрлер ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
2.4. ИМС құрылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..31
2.5. ИМС.ның классификациясы, шартты белгілері және корпустарының түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32

Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...35
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 36
Кіріспе
Қазіргі таңдағы радиоэлектронды аппараттарға қойылып отырған талаптарға сұраныстарды қанағаттандыру, микроминиатюралық құрылғылардың көмегімен жүзеге асырылады. Мұндай микроминиатюралық-электрондық құрылғылар өте күрделі және көпэлементті болып келеді. Бұл бағыттағы жұмыстарда, электрондық құрылғыларды жасағанда, олардың құрамына кіретін элементтерді кішірейту және сол элементтерді атқаратын қызметіне қарай топтастыру маңызды мәселе.
Осы заманғы физиканың, химияның, металлургияның және басқа да салалардың қол жеткен жетістіктерінің арқасында, 1 〖мм〗^2 ауданшаға бірнеше мыңдаған элементтерді интеграциялау (жинақтау) дәрежесіне қарай интегралдық схемалар алуға мүмкіндік туды.
Интегралды микросхема (ИМС) деп, кристалға біріктірілген активтік және пассивтік элементтердің байланысқан электрлік жиынынан тұратын микроэлектрондық бұйымдарды немесе ортақ төселімде тораптың функциялық біткен түрін айтады. Электр радиобөлшектерінің дайындалып жасалуы және олардың араларының қосылып біріктірілген технологиялық процестерін интегралдық деп атайды. Технологиялық әдіспен дайындалуына байланысты микросхемалар жартылай өткізгіштік, пленкалы, бірлескен және гибриттік деп бөлінеді.
Курстық жұмыстың тақырыбы - «Интегралды микросхемалар құрылымы және техникалық пайдалану».
Курстық жұмыстың мақсаты – интегралды микросхемалар түрлерін және құрылымын зерттеу және интегралды микросхемаларді таңбалау, негізгі параметрлерін анықтау.
Курстық жұмыстың міндеттері:
Интегралды схемалардың түрлерін қарастыру.
Интегралдық микросхеманың элементтерін топтау, олардың түрлерін анықтау.
ИМС таңбалау, құрылымын зерттеу.
ИМС жұмысын сипаттайтын негізгі параметрлерді айқындау.
Курстық жұмыстың құрылымы кіріспеден, екі бөлімнен, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
1. Айғараева Ғ. Асанова Қ, Нысанов М. Сандық қондырғылар және микропроцессорлық жүйелер. 2009 ж
2. Нәдіров Е.Ғ. «Электротехника және электроника негіздері» Алматы «Бастау» баспасы. – 2012 – 588 б.
3. Қожаспаев Н., Кешуов С.А., Мухитов И. Электротехника – Алматы: Республикалық баспа кабинеті., 1996ж
4. Нұрпанов М.Ш. Микросхемотехника негіздері., 2003ж
5. Ахметов А.Қ. Электротехниканың теориялық негіздері – Астана: 2009ж
6. Китаев В.Е. «Электроника және өнеркәсіптік электроника негіздері» Алматы «Білім» 1991 ж
7. Әлімжан Берікұлы «Техникалық электроника» Алматы «Қазақстан» 1995 ж
8. Мухити И.М. Электротехника, Алматы, 2005 ж
9. Г.А. Иванов. «Жартылай өткізгіштер» Алматы, Мектеп, 1989
10. К. Исмаилов. «Жартылай өткізгіштер» Тараз, 2008 ж
11. А.С Енохович; Справочник по полупроводниковым материалам, Москва, Высшая школа, 1976
12. Калашников; Электричество; Москва, Просвещение,1980
13. Электротехнический справочник / Под. ред В.Г. Герасимова
14. Құсайнов А.Қ, Энергетика, Высшая школа, 2003
15. Общая электротехника/ Под ред. В. С. Пантюшина. М. Высшая школа, 1970.567 С.

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Көлемі: 27 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 700 теңге




Экономика және ақпараттық технологиялар колледжі

Курстық жұмыс

Тақырыбы: Интегралды микросхемалар құрылымы және техникалық пайдалану

Дайындаған: Г-522 топ студенті
Сағынбай А.Ғ.
Тексерген: арнайы пән оқытушысы
Қудайбергенов М.Ф

Орал 2014
ЖОСПАР

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3

I. Негізгі бөлім

1.1. Интегралды микросхемалардың активтік элементтері ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.2. Цифрлық интегралдық схемалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...7
1.3. Аналогтық интегралдық микросхемалар ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 14
1.4. Интегралды схемалардың түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
1.5. Микросхеманың пассивтік элементтері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21

II. Екінші бөлім

2.1. Интегралды микросұлбаларды таңбалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...24
2.2. Логикалық элементтердің ИМС-ы ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ...26
2.3. ИМС жұмысын сипаттайтын негізгі параметрлер ... ... ... ... ... ... ... ... ...29
2.4. ИМС құрылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
2.5. ИМС-ның классификациясы, шартты белгілері және корпустарының түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...32

Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..35
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 36

Кіріспе
Қазіргі таңдағы радиоэлектронды аппараттарға қойылып отырған талаптарға сұраныстарды қанағаттандыру, микроминиатюралық құрылғылардың көмегімен жүзеге асырылады. Мұндай микроминиатюралық-электрондық құрылғылар өте күрделі және көпэлементті болып келеді. Бұл бағыттағы жұмыстарда, электрондық құрылғыларды жасағанда, олардың құрамына кіретін элементтерді кішірейту және сол элементтерді атқаратын қызметіне қарай топтастыру маңызды мәселе.
Осы заманғы физиканың, химияның, металлургияның және басқа да салалардың қол жеткен жетістіктерінің арқасында, 1 мм2 ауданшаға бірнеше мыңдаған элементтерді интеграциялау (жинақтау) дәрежесіне қарай интегралдық схемалар алуға мүмкіндік туды.
Интегралды микросхема (ИМС) деп, кристалға біріктірілген активтік және пассивтік элементтердің байланысқан электрлік жиынынан тұратын микроэлектрондық бұйымдарды немесе ортақ төселімде тораптың функциялық біткен түрін айтады. Электр радиобөлшектерінің дайындалып жасалуы және олардың араларының қосылып біріктірілген технологиялық процестерін интегралдық деп атайды. Технологиялық әдіспен дайындалуына байланысты микросхемалар жартылай өткізгіштік, пленкалы, бірлескен және гибриттік деп бөлінеді.
Курстық жұмыстың тақырыбы - Интегралды микросхемалар құрылымы және техникалық пайдалану.
Курстық жұмыстың мақсаты - интегралды микросхемалар түрлерін және құрылымын зерттеу және интегралды микросхемаларді таңбалау, негізгі параметрлерін анықтау.
Курстық жұмыстың міндеттері:
oo Интегралды схемалардың түрлерін қарастыру.
oo Интегралдық микросхеманың элементтерін топтау, олардың түрлерін анықтау.
oo ИМС таңбалау, құрылымын зерттеу.
oo ИМС жұмысын сипаттайтын негізгі параметрлерді айқындау.
Курстық жұмыстың құрылымы кіріспеден, екі бөлімнен, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

2.1. Интегралды схемалардың түрлері
Жартылай өткізгіштік ИМС. Мұндай түрдегі ИМС-лар моно- немесе поликристалды жартылай өткізгіштің көлемінде, оның бетін пайдаланатындай етіп орындалады. Активтік және пассивтік элементтерінің электрлік қосылыстары изоляцияланған қабаттармен бөлініп, локальдық (жергілікті) облысты алып тұрады. Жартылай өткізгішті ИМС-тің интеграциясы жоғарғы дәрежеде болады: 1 м3 көлемдегі элементтердің тығыздығы бірнеше мыңға жетіп жығылады; олардың бір-біріне қосылу (жалғану) саны минимумға жеткізілгендіктен, олар максималь сенімділік қасиетке ие болады. ИМС үшін қажетті материал кремний, себебі оның технологиялық және жұмыс сипаттамалары жақсы және параметрлерінің тұрақтылығына қанағаттанарлық; оның тотығуының пленкасы SiO2, қорғаныстық (изоляциялық) қасиеті айрықша болып келеді. Ол мынада: ИМС-тің барлық активтік және пассивтік элементтері бір кристалға топталған, өзара бір-бірінен электрлік изоляцияланған, сонымен қоса олар бір-бірімен функциялық тәуелділіктеріне қарай жалғанған.
Диаметрі 30...60 мм, қалыңдығы 0,15...0,2 мм, меншікті кедергісі ρ≈5∙10 Ом∙см жоғары Омды n- немесе - p- түріндегі кремний пластинасы барлық ИМС-тің ортақ төселімі болып саналады. Онда транзисторлардың, резисторлардың және т.б. элементтердің құрылымдық схемасын жасау үшін, үш ретті диффузияланатын планарлық және эпитаксиальды-планарлық технологиялық, фотолитографиялық, химиялық өңдеу және басқа да әдістерді қолданады. Технологиялық процесс 100-ден артық амалдардан тұрады, ережеге сай, автоматтандырылған және ЭЕМ-мен басқарылады.

Жартылай өткізгіштік ИМС-тің көлемдік бөлігі көрсетілген. Монокристалдың қалыңдығында (1) тереңдетіп ойылған (қалталар) 4, олардың беттері тотық қабатымен (6) жабылып, изоляцияланған. Тереңдікке (4) қалыңдығы 500 мкм болатын n- түріндегі кремний қабаты отырғызылған. Ажарланғаннан, жылтаратқанна, өңдегеннен және жуғаннан кейін, диффузиялық әдіспен p- түріндегі (2) облысты, 3 және 5 жақсы электроөткізгіштік қоспалар облысын қалыптастырады.
Жартылай өткізгіштік ИС топтау әдісімен жасалады. Диаметрі 60 мм бір пластинаға элементтер және аралық байланыстар - 300...500 құрылымдар жиыны теріледі; 20...30 партия пластиналары параллель өңделеді. Одан әрі кристалды бөліктерге бөліп кеседі, олар корпустарға бекітіледі.
Пленкалық ИС жұқа және қалың пленкалы болып бөлінеді. Жұқа пленкалы ИС-ның төселімінің негізі сапфирадан, керамикадан, шыныдан немесе басқа диэлектриктік материалдан тұрады. Оларда активтік, пассивтік элементтер, изолязиялық қабаттар, жұқа металл қабаттары түріндегі жалғастыру сымдары, жартылай өткізгішті немесе 1 мкм-ге дейінгі қалыңдықты диэлектрикті пленкалар қалыптасады. Төселімге трафарет-маска арқылы тозаң ендіріліп, пленка қапталады. Тозаңдатудың әр түрлі әдістері қолданылады. Термиялық тозаңдату вакуумде жүргізгенде, кейбір металдардың булану температурасы қайсыбір материалдың балқу температурасынан төмен болады, мысалы, хром (tбал≈1800, tбулан≈1200° С), титан (tбал≈11720, tбулан≈1540° С), магний (tбал≈650, tбулан≈440° С), кремний (tбал≈1415, tбулан≈1340° С) және т.б. электронды-сәулелік буландырғыштарда баяу балқитын материалдар (металдар, диэлектриктер) жоғарғы үдеткіш кернеулермен (10кВ -қа дейін) қыздырылады, буланады, иондалады, маска арқылы бұйымға тұндырылады (шөгеді).
Метелдар мен диэлектриктерді жанама жолмен қыздырып, буландыру да жиі кездеседі.
Бейтарап төселімдергі белгілі бір бірізділікпен түсірілген (әкелінген) металл, диэлектик, жартылай өткізгіш пленкалар жұқа пленкалы ИМС болып табылады.
Температураға төзімді және жылу өткізгіштігі жоғары керамикалық төселімдерден, мысалы, алундадан (96% Al2O3) қалың пленкалы ИМС дайындалады. Төселімге өткізгіш және резистивтік паста - органикалық сұйықпен байланыстырылған өлшенген, шынылар, металл тотықтары және асыл металдардың ұнтақтары әкелініп салынады. Әкелінген паста трафаретмаска тор арқылы жағылады. Күйдіріп алғаннан кейін төсеніште пассивтік элементтер, қосу өткізгіштері және түйіспелі ауданшалар түзіледі. Пленканың қалыңдығы 20 мкм-ге дейін жетеді. Қалың пленка элементтердің негізгі кемшілігі параметрлерінің айтарлықтай шашыралқылығы.
Бірлескен (гибриттік) ИМС-те жартылай өткізгіштік және пленкалық ИМС-тің қасиеттері бірлескен болып саналады. Жартылай өткізгіштің көлемінде барлық активтік элементтер жасалады, л сонан соң осындай төсеніштің бетінде, пленкалық пассивті элементтер және ток өткізгіш жолдар қалыптасады.
Басқа варианттағы бірлескен ИМС-тің негізгі диэлектриктік төселімді пленкалық ИМС болып табылады. Оған дискретті дайындалған активтік микрокомпоненттер қойылады (ілінеді). Мұндай ИМС-терді гибритті деп атайды. Күшейткіштік каскадтың гибриттік ИМС-нің жалпы түрі көрсетілген. Диэлектрлік төселімге жұқа пленкалы әдіспен күшейткіш схемасының пассивті элементтері бекітілген: конденсатор 3 резисторлар 4,5 және 9, сол сияқты 2,6,8,10,11 түйіспе ауданшалары. Пленкалық бөлшектер - конденсатор, резисторлар, түйіспе ауданшалары диэлектрикті және металдарды термиялық әдіспен тозаңдату арқылы орындалған. ИМС-тің активтік компоненті корпуссыз транзистор (7) болады. Ол төселімге бекітіліп, схеманың тиісті нүктелеріне қосылады.

1.2. Интегралды микросхемалардың активтік элементтері
ИМС-ның активтік элементтері биополярлық, көп эмиттерлік және өрістік транзисторлар, диоттар, тиристорлар және компоненттерін күшейте алатын немесе сигналдың түрін өзгерте алатын элементтер жатады. Элементтердің ең күрделісі транзисторлар болып табылады.
Интегралдықпен дайындалған транзисторлардың ерекше бір айырмашылықтары бар, атап айтқанда, олардың үш шығысы - базасы, эмиттеттер мен коллектор пластинаның бір жағында орналасқандығы, оған қоса барлық транзисторлар және ИМС - ның басқа элементтері бір - біріне жақын орналасқан, сондықтан, кейде жұмыс сипаттамаларына олардың өзара ықпалдары да себеп болады.
ИМС - да p - n- p транзисторлары да, n - p - n құрылымды транзисторлар да қолданыла береді, бірақ осының ішінде ең көп қолданылатын n - p - n түрі. Оның себебі мынада: олардың әсері етуі өте тез жүреді және дайындау технологиясы да қарапайым.
ИМС- тің элементтерінің электрлік изоляциясын екі тәсілмен: p - n ауысулар және тотық пленкаларының қабаттарымен жүзеге асырады. P - n ауысуын изоляция үшін пайдалану оны дайындаудың қарапайымдылығымен, өнеркәсіптік дәстүрмен және жақсы жөнге қойылған технологиялық процесімен түсіндіріледі. Изоляциялайтын p - n ауысуы жалпы жағдайда, екі өзара толықтыратын (комплементралық) негізгі n - p - n және p - n - p зиянды түріне тән n - p - n - p төрт қабатты құрылымдыға жатады. Бұл құрылымның кемшілігі, оның тікелей ығысып, қалған мезетте изоляциялайтын p - n ауысуының өткізгіштігінің және ағып кету тогының артуы. Бұл ағып кететін токтың шамасы ондаған ноноамперге жетеді. Екінші кемшілігі, жиілік испаттамасына зиянды әсер тигізетін, электрод аралық сыйымдылықтың өсуі болып табылады. Жартылай өткізгіштің ИМС - ның элементтерін бөлудегі тиімді тәсіл SiO2 пленкасы болып табылады. Мұны кремнийді эпитаксиальды өсіру: алдында қалтаның бетіне тотық ендіріледі.

МДП - транзисторлары биполярлық секілді жартылай өткізгішті ИМС - да кеңінен қолданылады. Олар өрістік транзисторларға жатады. Олардың жұмысы көлденең электр өрісімен жартылай өткізгіштің өткізгіштік қабатын модуляциялауға негізделген. МДП - транзисторлары p - және n - түріндегі өткізгіш және индукцияланатын каналмен дайындалады. Индукцияланатын p - каналды транзистордың құрылымы көрсетілген. Ол қалыңдығы 0,2 ... 0,4 мм, бастапқы концентрациясы 1см3 көлемге, реті 1014 ...1016 атомдардан келетін және меншікті кедергісі 1... 10 Ом болатын n - түріндегі ( немесе p - түріндегі) кремний төселімінен (1) тұрады.
Жоғарғы 2- қабатта 10...20 мкм қашықтықта SiO2 тотығынан терезе өңделеді. Сонан соң бұл терезеге диффузия әдісімен төселімні таңбасына қарама - қарсы таңбалы қоспа (3) ендіріледі. Соның нәтижесінде p+ түріндегі А ағып келу, Б бастау облыстары түзеледі; қабаттың тереңдігі 2 ... 3 мкм - ге жетеді. Бастаудың, ағып кетудің және бекітпенің шығыстары металл буымен тозаңдатылған пленка (4) болады. МДП - транзисторының өзі жоғарғы астары металл бекітпе, төменгісі - жартылай өткізгіш ( p- түріндегі кремний), ал диэлектригі - SiO2 тотық пленкасынан атын конденсаторды еске түсіреді. Егер бекітпеге кернеу түсірсе, онда каналдағы бастау мен ағып кету арасында зарядтарды тасымалдаушылардың қайта бөлінуі басталып, электродтар арасындағы кедергі және ток өзгереді. МДП - транзисторлары өнеркәсіпте қарапайым, параметрлерінің тұрақтылығы үшін, қолданылуда жан - жақтылығымен ерекшеленеді. МДП - транзисторларының басты артықшылығы оларды тек активтік элементтер ретінде пайдалану ғана емес, пассивтік элементтер - резисторлары және конденсаторлары ретінде де пайдаланудың мүмкіншілігінің барлығында.

Диодтар цифрлық және аналогтық МДП - транзисторларында кеңінен қолданылады. Оларды биполярлық транзисторлар секілді, p - n ауысулардың және диффузиялық немесе эпитаксиальдық қабаттардың негізінде іске асырады. Транзисторларды диодтық қосудың бес вариантының схемасы көрсетілген. Диодтық схема (1) коллектор мен базаны тұйықтаудан пайда болған, эмиттерлік ауысу жұмысшы болып табылады; 4- схемада тек эмиттерлік ауысу жұмыс жасайды, коллекторлық изоляцияланған, 5- схемада керісінше, коллекторлық ауысу жұмыс жасайды. Әрбір диодтың бес схеманың әр түрлі статикалық және динамикалық параметрлері бар болады.

1.3. Микросхеманың пассивтік элементтері
ИМС - ның пассивтік элементтеріне резисторлар, конденсаторлар және индуктивтік элементтер жатады.
Резисторларды әр түрлі тәсілдермен алуға болады. Микрокөлемнің резистор немесе жартылай өткізгіштік кристалдың бетінің бөлігі немесе тура не кері бағыттағы p- n ауысуы, тағы сол сияқты МДП - транзисторлардың каналы болуы мүмкін. Интегралдық жұқа - және қалың пленкалық резисторлар кең тараған. Резистролардың негізгі параметрлері: номиналдық кедергісі (оммен), ауданға қатысты меншікті кедергісі ps Омквадрат, жіберілуге тиісті максималь қуаты pmax, Вт, жіберілуге тиісті максималь тогы Imax, резистордың температуралық кедергі коэффициенті (РТК, %). Бұл параметрлер резистордың алғашқы материалдарынан, дайындау тәсілінен және конфигурацияларынан тәуелді болады.
Диффузия әдісі бойынша жартылай өткізгіш бетінің бөлігінде орындалған резистролар көрсетілген. Кристаодың (1) денесінде 10 мкм тереңдікке дейін ойылып қалта (2) жасалған. Онда пластинаға қатысты қарсы таңбалы өткізгіштік поликристалды қабат өсірілген. Эпитаксиалдық қабат бетіне қоспалау үшін қоспа (3) ендіріледі. Бет тотық қабаты SiO2 мен (4) қорғалады, терезелеріне металл пленкасы 5 тозаңдырылған. Эпитаксия кезінде түзілген p - n ауысуы резистроды кристалдың басқа бөліктерінен изоляциялайды. Кедергінің номинал мәні, тасымалдаушының N конденсациясынан, резистордың геометриалық параметрлері - l ұзындығынан, w енінен, d тереңдігінен, сол сияқты электронның (тесіктің) q және олардың қозғалғыштығы u-ден тәуелді болады. Сонда кедергі
R =1quNwd = piwd, мұндағы p=IquN.

Тасымалдаушылардың ең үлкен концентрациясы бетке жақын жерде байқалатындықтан, меншікті диффузиялық кедергіні шартты түрде беттік деп есептейді ол ом квадратпен өлшенеді және квадраттан тәуелсіз болады. Сонда R= plw.

Суреттен байқалатыны, бір тұтас технологиялық циклда, диффузиялық резисторларды транзисторлармен бірге бір мезгілде қалыптастырады.
Пленкалық резисторлар жазық диэлектрлік төселімдерде әр түрлі конфигурациялы жіңішке металл жолағы түрінде жасалады. Резисторлар жұқа пленкалы және қалың пленкалы деп ажыратылады. Жұқа пленкалы резисторларды вакуумда маска арқылы дайындайды. Кедергінің номиналдық мәні резисторлардың геометриалық өлшемінен тәуелді және пленка материалының меншікті кедергісі мына өрнекпен есептеледі:
R=plwd ( p - материалдың меншікті кедергісі, l - жолақтың ұзындығы, w және d - пленканың ені мен қалыңдығы). Сеткографи әдісімен дайындалатын қалың пленкалы резистролар да кең тараған: төселімге тор трафарет арқылы резистивтік пастаны жағып, қыздырып жасытады. Жұқа пленкалының да қалың пленкалы резисторлардың түзелуі ( корректрленуі) лазер сәулелерінің көмегімен 0,1% дәлдікпен жүргізіледі. Пленкалық резисторлардың номинальдық мәндерінің диапазоны бірнеше омнан басталып 500 кОм- ға дейін жетеді.
ИМС - ның МДП - резисторлары бірдей технологиялық циклда транзисторларға ұқсас әдістермен дайындалады. Каналдың конфигурациясынан тәуелді болатын кедергі транзисторлардың каналы резисто болып саналады және бекітпедегі жабық кернеуде 0,1 - ден 500кОм- ға дейінгі мәніне жетеді.
ИМС- конденсаторы транзистролық құрылым негізінде де жүзеге асырылуы мүмкін. Конденсаторлар біраз орын алатындықтан оларды негізінен аналогтық ИМС- да қолданады. Көбіне, конденсатор ретінде кері бағытта ығысқан p- n ауысуы пайдаланады - биполярлық транзисторлардың эмиттерлік және коллекторлық ауысуларының параллель қосылуы болып табылады. Мұндай конденсатордың сыйымдылығы жұмыс кернеуді Uжұм= 25...50 B болғанда, 100 пФ - дан аспайды. Төзімділігі Q = 1+10.
МДП - конденсаторлары барша көп таралған. Конденсатордың төменгі астары төселімнің жартылай өткізгіштік күшті қоспаланған қабаты болып табылады, диэлектрик ретінде қалыңдығы 1 мкм - ға дейін жететін SiO3 қабаты қызмет атқарады, ал жоғарғы астарының рөлін алюмимен тозаңдатылған пленка атқарады. Мұндай конденсатордың сыйымдылығы 500 пФмм2 - қа дейін жетеді; ол тұрақты кернеудің полярлығымен тәуелді емес; тесілу кернеуі 50 В-ке дейін болады.
Пленкалық конденсаторларды көп қабатты пленкалар қалыптасатын диэлектрлік төселімдерде (1) дайындайды: төменгі - металл қабаты 2, диэлектрлік қабаты 3, металл қабаты 4 және т.б.; екі астардан ток өткізетін жол 5 тозаңдатылған. Пленканың конденсаторлар параметрлерінің өте жоғары тұрақтылығымен айрықшаланады. Жазық конденсатордың сыйымдылығы мына түрде анықталады:
C=εrε04PId=0,0885εSd,
мұндағы εr - салыстырмалы диэлектрлік өтімділік; ε0- 8,86∙10-12Фм - электрлік тұрақтылық; S - астарларының ауданы; d - диэлектриктің қалыңдығы.

Қазіргі кезде ИМС - да қолданылатын пленкалық конденсаторлардың сыйымдылығы 105 пФ (шегі +20%), тесілу кернеуі 500 Вмм2 - қа дейін, сыйымдылықтың температуралық коэффициенті5*10-4С-1.
Индуктивтілігі 30 мкГн- ге дейінгі индуктивтік элементтерді ИМС - ның бетіне жазық спиаль түрінде жұқа магниттік пленкаларды орналастыру арқылы алады. Егер индуктивтіктің мәні үлкен болу керек болса, онда гибридтік ИМС қолданылады.

1.4. Цифрлық интегралдық схемалар
Цифрлық ИМС деп, эмиттері дискреттік сигналдарды түрлендіріп және өңдеуге арналған микроэлектрондық бұйымдарды айтады. Дискреттік ИМС тиггерлер, санағыштар, регисторлар, сумматорлар, дешифраторлартүрінде және басқа да функионалды толық немесе функционалды толық емес тораптарда және электрондық есептеу машиналарында, өлшеу блоктарында және автоматтық жүйелерде қолданылады.
Цифрлық ИМС- ның парамтрлері статикалық және динамикалық болып бөлінеді. Статикалық параметрлер белгілі бір уақыт кезеңінде, тізбектің өзгермейтін электр сигналдарына қосылған микросхеманың күйін сипаттайды.
Статикалық параметрлерге жататындар: қоректендіру көзінің кернеуі, логикалық нөлдің кіріс және шығыс кернеулері немесе кіріс және шығыс токтарының логикалық бірліктері, сол сияқты кірісу бойынша бірігу коэффициенті бірігуі, (рұқсат етілген ИМС-ның саны кіру саны) және шығыс бойынша тармақтану коэффициенті - бір мезетте қосылатын жүктеме саны. Статистикалық параметрлер болып мүмкін деген бөгеуіл кернеуі және орташа тұтылатын қуат саналады. Динамикалық параметрлер ауыстырылып қосу режимінде, цифрлық ИМС-ның қасиеттерін сипаттайды:0-ден 1-ге дейінгі күйге ауысу уақыты; немесе керісінше, сигналдың таралу кезінде кешігу уақыты, динамикалық бөгеу тұрақтылығы және т.б.
Цифрлық ИМС-ның көпшілігі потенциалдыққа жатады: олардың кірісі мен шығысында жоғарғы және төменгі деңгейлі кернеулер болатындықтан, соған сәйкес 1 және 0 қойылады. Сигналдың кодталу күйінен тәуелділігіне қарай оң және теріс деп ажыратылады. Оң логика кіріс сигналы нөлінші деңгейден бірге дейін өзгергенде, яғни оң импульс кезінде (0-ден 1-ге) жұмыс істеп кететін элементке тән. Теріс логиканың элементтері 1-ден 0-ге дейін өзгеретін кіріс сигналдарымен басқарылады. Потенциалды логикалық ИМС-дан басқа импульстік те кең тараған.
Цифрлық ИМС-лар функционалдық тағайындалуына қарай логикалық, триггерлік, арифметикалық құрылғылардың элементі және т.б. болып бөлінеді. ИМС әрбір шағын топтың ішінде микросхемалардың түрлеріне бөлінеді. Олар параметрлерімен және элементтерінің түрлішелігімен айырылатын базистердің принциптік схемаларының негізінде құрылады.
Логикалық микросхемалар конъюкциялық (ЖӘНЕ), дизъюкциялық (НЕМЕСЕ), инверсиялық (ЕМЕС) амалдарын (операцияларын) және одан да күрделі ЖӘНЕ - ЕМЕС, НЕМЕСЕ - ЕМЕС, ЖӘНЕ - НЕМЕСЕ - ЕМЕС амалдарын орындайды. Логикалық ИМС логикалық элементтердің жиынынан тұрады. Олардың әрқайсысы бір, екі және одан да көп амалдарды орындайды және функционалды-автономды болады, яғни басқа элементтерден тәуелсіз бола алады. Қалыптасқан терминология бойынша, логикалық ИМС резистор-транзисторлық логикаға (РТЛ), диодтранзисторлық диодқа (ДТЛ), транзистор-транзисторлық логикаға (ТТЛ), токты ауыстырып қосу транзисторлық логикасына (ТАҚТЛ), сол сияқты МДП-транзисторындағы логикаға (МДПТЛ) жатады. Логиканың бір түрі екіншісінен айырмашылығы ИМС-ның тізбегінің кіріс және шығысына қойылған элементтерінде болады. Мысалы, РТЛ-ның логикалық микросхемасының базистық схемасы транзисторлардың шығысында және резисторлар жыйынының кіріс тізбегіне құрылады; ДТЛ-ның диоды кірісінде және транзисторлары шығысында болады. РТЛ және ДТЛ - ның негізгі кемшілктері сигналы көрінерлік бәсеңдетулері. Әсіресе ол біріктірілген кірістерде және тармақталған шығыстарда ерекше байқалады. ТТЛ микросхемаларының РТЛ-ға және ДТЛ-ға қарағанда жақсы сипаттамалары бар, сондықтан олар іс жүзінде кең тараған. ТТЛ-ның базистық схемасында кіріс элементі екі не одан да артық эмиттері бар, көп эмиттерлі транзисторлар болып табылады.
ЖӘНЕ - ЕМЕС логикалық функцияны жүзеге асыратын ТТЛ микросхемасы берілген, ол көп эмиттері V1, V2 транзисторларынан R1, R2 резисторларынан тұрады. V1 транзисторларының эмиттерлі кіріс тізбегін түзеді, оның коллекторы V2 транзисторының базасына қосылған; шығыстың қызметін V2-нің коллекторы атқарады. Схемасының жекеленген элементтерімен ЖӘНЕ - ЕМЕС логикалық амалдары орындалады. Үш кіріс сигналдарын логикалық көбейту, бір мезетте, полярлығы оң логикасы 1 жеткілікті шамадағы кіріс сигналдарының әсерімен жүреді: барлық эмиттерлер кері бағытта ығысады, V1 транзисторы әдетте диод секілді жұмыс істеп, Eк-нің тогын тура араласқан коллеторлық ауысу арқылы V2 транзисторының базасына өткізеді; V2 транзисторы қанығу режимінде ұсталынып тұрады, шығысында төмен оң потенциал (корпустың потенциалы) 0 әсер етеді. Егер кірістің біреуіне төменгі (теріс) кернеу (логикалық 0) берілетін болса, онда тиісті V1 эмиттері тура бағытта ығысады, соның нәтижесінде оның коллекторының потенциалы V2 транзисторын жауып тастайды, инвертор шығысында оң кернеу (логикалық 1) пайда болады.
ТТЛ схемасының артықшылығы; транзистор құрылымын дайындаудағы технологиялық процестердің болуы, микросхемасының алатын ауданының аздығы және арзандығы (қымбатқа түспейтіндігі); ИМС-ның тағы бір артықшылығы тез әсер еткіштігі, кіріс сигналдарының сәл азаятындығы және т.б. Кемшілігіне жататыны: екінші транзисторды ашу кернеуінің (0,2...0,3 В) аздығынан бөгеуге тұрақтылығының төмендігі. Нақты ИМС-дың құрылымы күрделірек болды.

ТАҚТЛ микросхемалары (оларды логикалық схемамен эмиттерлі - байланысқан деп жиі айтады- ЭБТЛ) транзисторлардың кіріс және шығыс тізбектерінен тұрады. Шығыс тізбегі эмиттерлері біріктірілген және оған жүктеме қосылған екі транзисторлармен (транзисторлар эмиттерлік қайталағыштар режимінде жұмыс жасайды) орындалады. Кіріс тізбегі - көп эмиттерлі ауыстырып қосқыш транзистордың бір базасына жалғанады, ал екінші транзистордың базасы тірек кернеуінің қосымша көзіне қосылады. ТАҚТЛ схемалары олардың тез әсерлерінің кенет артуына қарай кең қолданыс табуда. Бұл зарядтарды тасымалдаушыларының қанығуынсыз жүретін транзисторлардың ауысудағы режимімен түсіндіріледі.
МДП-транзисторларындағы микросхемалар индукцияланатын каналды транзисторларды дайындалады. Логикалық элементтің НЕМЕСЕ - ЕМЕС варианты келтірілген. Ол үш параллель қосылған V1...V3 МДП-транзисторларынан тұрады. Кіріс сигналдары V1...V3 транзисторларының бекітпесіне келіп түседі. V4 транзисторы басқарылатын жүктеме резисторының рөлін атқарады; оның бекітпесі суреттегі секілді ағып кету көзіне немесе жеке кернеу көзіне қосылады. Теріс кернеуді (логикалық 1) кірістің біріне тосқан кезде, тиісті транзистор ашылады, оның кедергісі күрт төмендейді, шығысында корпустың (логикалық 0) потенциалы қалыптасады.

МДП-транзисторларындағы микросхемалар пайдалануда сенімділігі жоғары, өлшемі кішкене, бағасы арзан, дайындау технологиясы қарапайым болып келеді. Алайда, МДПТЛ микросхемаларының тез әсер еуі баяу, ол бастау, ағып кету және бекітпе облыстарында сыйымдылықтың ықпалында болады.
Триггер - микросхемалары әр түрлі функционалдық тораптарды құру үшін қолданылады. ИМС-триггерлердің көптеген сериялары өнеркәсіпте шығарылады. Барлық қолданыстағы триггерлер асинхрондық және синхрондық болып бөлінеді. Асинхрондық триггерлер басқарылатын сигналдармен кіріске түсу мезетінен бастап ауыстырылып қосылады. Синхронды триггерлер басқарылатын және синхрондалатын сигналдар болғанда жұмыс істейді (қосылады); оның бірі болмаған жағдайда, триггер ауыстырылып қосылмайды. Триггерлер құралу күрделілігіне, іске қосылу тәсіліне және басқа да белгілеріне қарай бөлінеді. Жалпы қабылданылған классификация бойынша триггерлер мынадай түрлерге бөлінеді: RS - триггердің күйін басқаратын S және R кіріс ақпараттары болады: кірісте S сигналының әсері болғанда, Q шығысында - 1, ал Q шығысында-0 қалыптасады (мұндағы Q тура, ал Q инверстік деген мағынаны білдіреді); басқа R кірісінде кіріс сигналының әсері болғанда, Триггер өзінің күйін кері бағытта өзгертеді: Q шығысында - 0, ал Q шығысында-1 қалыптасады. Интегралдық RS- триггерлерінің базистық элементтері болып ЖӘНЕ - ЕМЕС, НЕМЕСЕ - ЕМЕС, ЖӘНЕ - НЕМЕСЕ, ЖӘНЕ - НЕМЕС - ЕМЕС биполярлықтағы, МДП-құрылымдықтағы секілді элементтердің комбинациясы болады. Мысалы, К137, К115, К191 және т.б. - биполярлық транзисторлардығы сериялар, 106-ТТЛ-дегі болса, ал К178-сериясы күрделі кіріс логикалы МДП-транзисторларындағы екі ретті RS-триггер болып табылады.
Интегралдық D триггердің уақыт бойынша бөгеу жасап іске кірісу қасиеті болады; D - триггерінің бір ақпараттық кірісі және бір синхрондаушы кірісі болады. Триггердің іске қосылуы үшін тек ақпараттық сигналдың болуы ғана емес, синхрондаушы сигналдың да болуы керек. D - триггерлерінің базистық элементтері биполярлық та және МДП-құрылымдық та болуы мүмкін. D - триггерлері уақытқа байланысты іске қосуды бөгейтін құрылыларда қосылады. Уақытша бөгеу логикалық элементтердің ауыстырылып қосылу реті арқылы сигналдың біртіндеп өтуі нәтижесінде іске асады.
T - триггері (есептеу кірісі бар триггер) бір кірісті (асинхронды триггер) немесе екі кірісті болады; екінші V - кірісі ауыстырып қосуды синхронды үшін қажет.

JK - триггері оны жан-жақты қолдануға мүмкіндік беретін универсал триггерлік құрылғы болып табылады. JK - триггердің базистық схемасы RS- триггерінікі секілді ЖӘНЕ - ЕМЕС, НЕМЕСЕ - ЕМЕС, ЖӘНЕ - НЕМЕСЕ - ЕМЕС логикалық элементтердің комбинациялары түрінде құралады. Триггердің (J және K) екі ақпараттық кірісінен басқа, бір немесе екі синхрондаушы (C және V) және қалыптастырушы кірісі болады. Логикалық элементтері ЖӘНЕ немесе НЕМЕСЕ кірістері J және K болатын триггерлер жиі кездеседі, сондықтан оларды логикалық көбейтуге (конъюкциялауға) немесе қосуға (дизъюкцияға) қолдануға болады. JR - триггерінің жеңілдетілген схемасы көрсетілген. Ол екі сатыдан тұрады.
Негізгі сатыны ЖӘНЕ - НЕМЕС - ЕМЕС екі элемент түзеді, қосымшаны ЖӘНЕ - ЕМЕС - екі элемент түзеді, оларды екі коммутациялайтын транзияторлар біріктіреді. Негізгі сатының үш ақпараттық кірісі бар J және K, бір кірісі C сигналды синхрондау үшін жұмыс жасайды, біріктіретін кірістері S және R. Триггерлер импульстерді санағыштың ұяшығы, регистор, сумматор немесе өздік функционалдық құрылғылар ретінде пайдаланылуы мүмкін.
JK - триггерінің жұмыс принципі. S және R кірістеріне теріс импульсті беру арқылы триггерді бастапқы күйіне келтіреді. Триггерді ауыстырып қосу J немесе K кірісінде сигналдардың болуымен ғана емес, C кірісінде синхрондаушы импульстің болуымен де байланысты, синхрондалған сигнал жоғалғаннан кейін Q және Q шығыстарында сигнал пайда болады. Бұл мезетте транзистордың эмиттеріне 0-ге сәйкес кернеу үшін түседі. Ол кернеу екінші сатының элементіне сол транзистордың өзі арқылы өтеді, ал бұл транзистордың базасында кіріс сигналдарынан кіріс сигналдарынан оң кернеу қалыптасады. Кірісіне - келіп түскен 0 екінші сатының элементі, шығыста - 1-ді және екінші элемент 0-ді қалыптастырады.
Функционалдық тораптардың интегралдық дискретті микросхемалары тораптардың үлкен тобы ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Интегралды микросхема
Интегралды-инжекционды логикалық және nМДП-интегралды сұлбалар
Комбинациялық микросхемалар
Станцияның техникалық-пайдалану сипаттамасы
Жабдықты пайдалану және техникалық қызмет көрсетуін ұйымдастыру
Станса және кірме телімдерінің техникалық пайдалану мінездемесі
Анықталған интегралды жуықтап шешу
Анықталған интегралды жуықтап шешу әдістері
Интегралды параметр бойынша дифференциалдау және интегралдау
Табиғат пайдалану саласындағы ғылыми техникалық жетістіктер
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь