Триггердің сипаттамасы

КІРІСПЕ
Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
1 Триггердің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
2 Интегралдық микросхемалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
3 Интегралдық триггерлердің ИМС зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Қазіргі микроэлектрониканың негізгі мәселесі интегралды микросхеманың базасында жоғарысенімді азгабаритті радиоэлектронды аппаратураны (РЭА) құру болып табылады. Мұндай РЭА өңдеу оның барлық элементтерінің комплексті ықшамдығын қарастырады, яғни аппаратурада интегралды микросхемадан, азгабаритті детальдан, жалғасқан элементтерден, қорек көзінен және басқа радиокомпоненттерден басқасын қолдану. Осыған байланысты барлық микроэлектронды өнімдерді үш топқа бөледі: интегралды микросхемалар, функционалды құрылғылар және микросхемалар, құрылымды – қосымша өнім (изделия).
Интегралды микросхемалар микроэлектрониканың элементті базасы болып саналады, басым көпшілік аппаратуралық функцияларды жүзеге асыруға арналған. Олардың элементтері кәдімгі ұқсас радиожабдықтар және құрылғылар, жалпы подложканың сыртында немесе ішінен орындалған және біріккен, өз араларында электрлі жалғасқан және жалпы корпуста жасалған. Элементтердің бөлігін немесе барлығын элемент аралас жалғасу және элементтерді дайындауда бірыңғай технологиялық процессте топтық әдістерді қолданумен құрылады. Қазіргі уақытта көп санды әр түрлі функционалды белгілеу бойынша,есептегіш және радиолокационды техниканың және т.б. байланыстар, құрылғы және автоматиканың жүйесі құрылуы мүмкін,интегралды микросхемалар (мультивибраторлар, триггерлер, логикалық схемалар, күшейткіштер, дешифраторлар, араластырғыштар, шектегіштер, микропроцессорларжәне т.б.) өңделді.
Триггерлер 1 бит ақпаратты сақтай алатын қарапайым жүйелілік схема болып табылады. Комбинациялы құрылғылардан айырмашылығы бұл схемада шығыс күйі кіріс сигналдарға ғана тәуелді емес, сонымен қатар оның алдындағы жағдайға да тәуелді. Сонымен, триггерлер – бұл қорек бар кезде ұзақ сақтала алатын екі тұрақты күйі бар бистабильді ұяшық. Триггерлер көптеген жүйелі типті функционалды құрылғыларды құруға негізді құрайды: регистрлер, санағыштар, жиіліктер мен өзге де түйіндерді бөлгіш.

1. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1985.
2. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.
3. СугановТ.,ИкомаТ.,Такэйси Е.Введение в микроэлектронику.М.:Мир, 1988.
4. Козлов В.И.Общий физический практикум.Электричество и магнетизм-М.:Изд-воМГУ,1987.
5. Архипов Ю.В., АхметовЕ.А.и др. Общий физический практикум. Электричество и магнетизм.– Алматы:Қазақ университеті,1999.
6. А.К.Криштафович, В. В. Трифонюк. Основы промышленной электроники. — 2-е изд. — М.: "Высшая школа", 1985. — 287 с.
7. Н.И.Овсянников Кремниевые биполярные транзисторы: Анықтамалық әдістеме. — Мн.: "Высшая школа", 1989. — 302 с.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 28 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ
Негізгі бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1 Триггердің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
2 Интегралдық микросхемалар ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5
3 Интегралдық триггерлердің ИМС зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

Кіріспе

Қазіргі микроэлектрониканың негізгі мәселесі интегралды микросхеманың базасында жоғарысенімді азгабаритті радиоэлектронды аппаратураны (РЭА) құру болып табылады. Мұндай РЭА өңдеу оның барлық элементтерінің комплексті ықшамдығын қарастырады, яғни аппаратурада интегралды микросхемадан, азгабаритті детальдан, жалғасқан элементтерден, қорек көзінен және басқа радиокомпоненттерден басқасын қолдану. Осыған байланысты барлық микроэлектронды өнімдерді үш топқа бөледі: интегралды микросхемалар, функционалды құрылғылар және микросхемалар, құрылымды - қосымша өнім (изделия).
Интегралды микросхемалар микроэлектрониканың элементті базасы болып саналады, басым көпшілік аппаратуралық функцияларды жүзеге асыруға арналған. Олардың элементтері кәдімгі ұқсас радиожабдықтар және құрылғылар, жалпы подложканың сыртында немесе ішінен орындалған және біріккен, өз араларында электрлі жалғасқан және жалпы корпуста жасалған. Элементтердің бөлігін немесе барлығын элемент аралас жалғасу және элементтерді дайындауда бірыңғай технологиялық процессте топтық әдістерді қолданумен құрылады. Қазіргі уақытта көп санды әр түрлі функционалды белгілеу бойынша,есептегіш және радиолокационды техниканың және т.б. байланыстар, құрылғы және автоматиканың жүйесі құрылуы мүмкін,интегралды микросхемалар (мультивибраторлар, триггерлер, логикалық схемалар, күшейткіштер, дешифраторлар, араластырғыштар, шектегіштер, микропроцессорларжәне т.б.) өңделді.
Триггерлер 1 бит ақпаратты сақтай алатын қарапайым жүйелілік схема болып табылады. Комбинациялы құрылғылардан айырмашылығы бұл схемада шығыс күйі кіріс сигналдарға ғана тәуелді емес, сонымен қатар оның алдындағы жағдайға да тәуелді. Сонымен, триггерлер - бұл қорек бар кезде ұзақ сақтала алатын екі тұрақты күйі бар бистабильді ұяшық. Триггерлер көптеген жүйелі типті функционалды құрылғыларды құруға негізді құрайды: регистрлер, санағыштар, жиіліктер мен өзге де түйіндерді бөлгіш.

1 Триггердің сипаттамасы

Триггерлер - екі тиянақты жағдайы бар, бірразрядты екілік сан сақтауға арналған құрылғылар. Оның тиянақты жағдайларының біреуі лог.1-ге, екіншісі лог.0-ге сәйкес келеді. Әдетте, триггерлік құрылымның қарама-қарсы деңгейлі (тура және теріс деп аталатын) екі шығысы болады, триггердің жағдайы оның тура шығысындағы сигнал деңгейімен анықталады.
Триггер деп электрондық есептеуіш машиналарында, автоматика мен телемеханиада әртүрлі операциялар орындауға арналған, яғни алынған информациясақтауға сақтағыш құрылғы, уақыт датчигі схемасында және цифрлы санауыштарда импульстарды санауға, цифрлы жиілікті бөлгіштерде қолданылатын электрондық ауыстырып қосылғыш құрылғыны немесе аударылып түскіш құрылғыны айтады.

Триггердің екі шығысында басқарушы сигналдардың Usac әрекетінен кернеудің бір тұрақталған деңгейінен екінші тұрақталған деңгейге дейін, Uшығ1 және Uшығ2кернеудің шұғыл өзгерістері пайда болады. Шығыс кернеудің тұрақталған екі деңгейіне сай осы мәндер артты түрде 0 және 1 деп көрсетілген триггердің тепе-теңдігіне екі орнықты күйі сәйкес келеді. t1 - t2 уақыт аралығында Uшығ1кернеудің нольдік деңгейіне, ал Uшығ2 бірлік деңгейіне сәйкес келеді, мұны триггердің бірінші орнықты тепе-теңдік жағдайы немесе күйі деп аламыз. Осы жағдайда триггер басқарушы импульс келгенге дейін көп уақыт тұра алады.

Яғни, триггер өзіндегі информацияны сол қалпында сақтап тұрады. T2 - уақыт аралығында триггердің кірісіне басқарушы импульс әрекет еткенде, триггердің екі шығысындағы кернеулер деңгейі қарама-қарсы шамаға өзгереді, яғни триггер аударылып түседі бұл екінші орнықты тепе-теңдік жағдай - t2 - t3 уақыт аралығында өтеді.

2 Интегралдық микросхемалар

Микроэлектроника - электрониканың аймағы, зерттеудің, құрастырудың, дайындаудың және микроэлектронды бұйымды (изделие) қолдананудың мәселесін қамтиды, әрі микроэлектронды бұйыммен жоғары дәрежелі бірігудің (интеграция) электронды құрылғысын түсінеді. Микроэлектроника электронды аппаратураның сенімділігін жоғарылатуға, оның габаритін, салмағын, қолданатын энергиясын және құнын анағұрлым азайтуға мүмкіндік береді. Микроэлектроникада дискретті радиокомпонентті қолданудан бас тартады. Қатты дене физикасының жетістігін пайдаланып, өте таза материалдардың металлургиясы және электронды машина жасау сапалы жаңа технологияның негізінде, қатты дененің микрокөлемінде қиын электронды түйіндерді - интегралды микросхемаларды қалыптастырады.
Интегралды микросхема деп белгілі функцияны түрлендіруді және сигналды өңдеуді ( немесе ақпаратты жинауды) орындайтын және электрлі жалғасқан элементтердің (немесе элементтердің және компоненттердің) упаковкасының жоғары тығыздығына және кристаллдарға ие болатын микроэлектронды бұйымды (изделие) айтамыз. Интегралды микросхеманың элементі деп қандай да бір электрорадиоэлементтің (мысалға, транзистордың, диодтың, резистордың, конденсатордың) функциясын жүзеге асыратынИМС бөлігін айтамыз. Бұл бөлігін ИМС кристаллынан бөлек емес орындайды. Элемент дербес бұйым ретінде ИМС - дан бөлек болуы мүмкін емес, сондықтан оны Интегралды схемаларды бірінші өңдеу 1958 - 1960 жж. қатысты. Отандық интегралды микросхемалар 1960 - 1961 жж. Пайда болады. 1961- 1963 жж. Америкалық фирмалар қарапайым жартылайөткізгішті микросхемаларды шығара бастады. Сол уақыттарда пленкалы интегралды микросхемалар өңделе бастады. Бірақ электрлі сипаттамасы бойынша тұрақты пленкалы активті элементтерді өңдеудегі біраз сәтсіздіктер гибридті интегралды микросхемаларды артықшылықты өңдеуге алып келді. Микроэлектрониканың дамуының үш кезеңін көрсетуге болады. 60 - шы жылдарға қатысты бірінші кезең, 100 мкм реті арқылы элементтердің минималды өлшемі бойынша және 10 - 100 элементтеркристаллдардың интеграция дәрежесі бойынша микросхемаларды өңдеумен сипатталады Екінші кезең, 60 - шы жылдардың екінші жартысына және 70 - ші жылдардың бірінші жартысына қатысты , 100 - 10000элементкриссталлдардың біріктірудің дәрежесімен микросхеманы құрумен сипатталады және 100 - ден 3 мкм - ға дейін элементтердің минимум өлшемі. Осы кезеңде әсіресе тез қарқынмен дамыды және сериялық өндірістеүлкен интегралды схемалар (БИС) меңгерілді. 70 - жылдардың екінші жартысын басталатын үшінші кезең, 1 - 0,1 мкм элементтердің минималды өлшемі бойынша және 104 - 106элементтеркристаллдардың интеграция дәрежесі бойынша микросхемаларды өңдеумен сипатталады.
Интегралды микросхемалар электронды аппаратураның барлық түрі үшін элементті база болды. Әр түрлі аппаратураларды (сандық, аналогты және комбинирленген - аналогты - сандық) құру үшін, ал олардың функционалды толық жүйелері (серии), бөлек емес микросхемалар қажет. Сондықтан электронды аппаратураның элементті базасын интегралды микросхемалардың сериялары - әр түрлі функцияны орындайтын, бірыңғай құрылымды - технологиялық базаға ие және аппаратурада бірге қолдану үшін арналған ИМС жиынтығынан тұрады. Типономиналмен интегралды микросхемамен нақты функционалды белгілеу және өзінің шартты белгілері бар ИМС түсінеді. Интегралды микросхеманың типімен нақты функционалды белгілеу және өзінің шартты белгілері бар ИМС типономиналдардың жиынтығымен түсінеді. Серияның құрамы функционалды толық бөлек микросхемалармен анықталады. Функционалды белгілеуге және серияны қолдану аймағына тәуелді үш - төрттен бірнеше ондаған микросхемалардың әр түрлі түрлерін құрай алады. Уақыт өтуімен перспективті сериялардың құамы кеңейеді. Барлық шығарылатын интегралды микросхемалар құрылымды - технологиялық бойынша шартты белгілер қабылданғанжүйесімен сәйкес орындалуымен үш топққа бөлінеді: жартылай өткізгішті, гибридті және басқа (прочие). Соңғы топқа қазіргі уақытта шекті мөлшерде шығарылатын,пленкалы ИМС, сонымен қатар вакуумды және керамикалық ИМС қатысты. Бұл топқа шартты белгілер жүйесінде келесі сандар сәйкестендіріледі: 1,5,7 - жартылай өткізгішті ИМС (7 - корпуссыз жартылай өткізгішті ИМС); 2, 4, 6, 8 - гибридті ИМС; 3 - ИМС прочие. Радиоэлектронды аппаратурада орындалатын функцияның сипаттамасы бойынша ИМС - ны жартытопқа (подгруппа) (мысалы, генераторлар, модуляторлар, триггерлер) және түрлерге ( мысалы, кернеуді, фазаларды, жиіліктерді түрлендіргіштер)бөледі. Функционалды белгілеу бойынша интегралды микросхеммаларды классификациялау 1.1 кестеде көрсетілген. ИМС белгілері қабылданған жүйе бойынша төрт элементтерден тұрады. Бірінші элемент - құрылымды - технологиялық топқа сәйкес сан. Екінші элемент - берілген ИМС сериясының өңдеудің реттік нөмірін білдіретін, екі - үш сандар. Сөйтіп, бірінші екі элемент ИМС сериясының толық нөмерін сипаттайтын, үш - төрт санды құрайды. Үшінші элемент - ИМС - ң түріне және жартытопқа сәйкес келетін екі әріп. Төртінші элемент - ИМС - ң бірдей функционалды белгілеу бойынша бірнеше болуы мүмкін, берілген серияда ИМС - ны өңдеудің реттік нөмері. Шартты белгілердің соңындаәдетте, берілген типономиналдың электрлі параметрлердің технологиялық шығысты анықтайтын, әріп қосады.
Кинетикалық құбылыс жалпы жағдайда, екі процесспен шартталған: концентрацияның градиентінің әсерімен диффузияменжәне электрлі потенциалдың градиентінің әсерімен дрейфпен, жартылай өткізгіштердегі тасушы зарядтардың қозғалысын сипаттайды. Микроэлектроникада екі типті тасушы зарядтары бар қоспалы жартылай өткізгіштер қолданылады - электрондар және кемтіктер, , жартылай өткізгішті құрырылымында ағып жатқан,толық ток, төрт құраушыдан тұрады: Мұндағы диф және др индекстеріне сәйкес диффузионды және дрейфті ток тығыздықтарын құраушыға, ал р және п - кемтікті және электронды құраушыға қатысты. Дрейфті құраушы токтың тығыздығы электрлі потенциалдың градиентіне пропорционал, яғни электрлік өрістің кернеулігі , ал диффузионды құраушылардың тығыздығы - тасушы зарядтардың концентрацияның градиентіне пропорционал. Бірөлшемді (одномерный) моделдер үшін, тасушы зарядтар х осьнің бойына ғана ауысады, дреифті және диффузионды құраушылар келесі түрде жазылады: Мұнда q - заряд; р, п - еркін тасушы зарядтың (кемтік және электрондардың) концентрациясы; uр, uп - кемтіктердің және электрондардың қозғалғыштығы; Dp, Dn - кемтік және электрондардың диффузиясының коэффициенті. Кемтік және электрондардың қозғалғыштығы қоспаның концентрациясына және температураға тәуелді, 2.2 суретте көрсетілген. Кемтік және электрондардың диффузиясының коэффициенті осы тасушылардың қозғалтқыштығымен байланысты Мұндағы - температуралық потенциал; - Больцман тұрақтысы; Т - температура ( Т = 300 К кезінде). Өз кезегінде невырожденных жартылай өткізгіштерде тасушылардың диффузиясының коэффициенті тек қана температураға, ал вырожденных жартылай өткізгіштерде, мысалы, легірлеудің жоғарғы деңгейі кезінде, қоспаның концентрациясына тәуелді болады. 2.2 сурет. Тасушы зарядтардың қозғалғыштығының қоспаның концентрациясына және температураға тәуелділігі. (2.2) - (2.5) есепке алсақ жартылай өткізгіштіегі толық токтың тығыздығы , ток тығыздығының теңдеуі деп аталатын формуламен анықталады: Ток тығыздығын анықтау үшін электрлік өрістің кернеулігі және тасушы зарядтардың концентрациясы белгілі болуы қажет. ржәне п концентрациясы екі айнымалы функция - х координатасы және уақыт t:p(x, t) жәнеn (x,t)болып табылады. Бұл функциялар, кез келген уақытта тасушы зарядтың қозғалысын суреттейтін, ағынның үздіксіздігінің теңдеуінің шешімі болып табылады. Үздіксіздік теңдеуі, жартылай өткізгішті материалдың аз ғана көлемінде тасушы зарядтардың концентрациясының өзгерісін суреттейтін, теңдеудің жүйесі болып табылады. Тасушы зарядтардың айнымалы генерациясын шақыратын, әсер ететін факторлар жоқ кезде, кемтік және электрондар үшін үздіксіздік теңдеуі мына түрде жазылады: Мұндағы po және no - кемтік және электрондардың концентрациясының тепе - теңдің мағынасы; - басы артық (избыточные) концентрация; тасушы зарядтардың орташа өмір сүру уақыты. Жартылай өткізгіште өріс жоқ болған жағдайда (E=0) немесе оның әсерін әдейі елемеуге болғанда, үздіксіздік теңдеуі айтарлықтай оңайлайды. Егер жартылай өткізгіште көлемді заряд бар болса яғнм егер кернеулік Е х бойында өзгереді), үздіксіздік теңдеуін шешу кезінде Пуассон теңдеуін қолданады. (2.8), (2.9) теңдеуі процесстердің сандық бағасы үшін, жартылай өткізгішті құрылымдардағы тасушы зарядтардың қозғалысы, мысалы, ИМС транзисторлардың жиілікті және күшейткіш параметрлерін анықтау үшін, микроэлектроникада кеңінен қолданылады.
Контактты құбылыс микроэлектроникада маңызды рөлді алады. Барлық электрлік контакттар омдық (сызықты), сызықты емес және инжекциялаушы деп бөлуге болады. Контактпен орындалатын, нақты мәселеге тәуелді, оған әр түрлі талаптар қойылады. Сонымен, омдық контакттар аз кедергіге ие болуы, жіберілетін сигналдың формасын бұрмаламау, шуылды болдырмау, сызықты волть - амперлік сиппаттамаға ие болуы тиіс. Сызықты емес контакттар сигналдың сызықты емес түрлендіруді болдыру (түзету, детектрлеу, жиілікттерді көбейту және т.б.), сызықты емес вольт - амперлік сиппаттамаға ие болуы және нақты жағдайларда (теріс кедергі бойынша, кернеуді, қалыңдықты, сиымдылықты тесіп өтетін) арнайы талаптарға жауап беруі тиіс. Биполярлы транзисторларда қолданылатын, инжекциялаушы контакттар, бір бағытта ғана негізгі емес зарядты тасушылардыинжекциялау қажет. Бұл үшін контакт ассиметриялық болуы тиіс. Микроэлектроникада келесі контакттың құрылымдары көбірек таралған: металл - металл, металл - шалаөткізгіш, металл - диэлектрик, шалаөткізгіш - шалаөткізгіш және шалаөткізгіш - диэлектрик. Екі металлдың контактісі көбірек таралған. Мұндай контакттар төмен кедергіге ие болуы қажет. Металл - шалаөткізгіш контактісі омдық, және сызықты емес секілді болуы мүмкін. Шалаөткізгішті металлдың омдық контактісі шалаөткізгішті ИМС активті және пасситі элементтерінде, және гибридті ИМС активті элементтерінде кеңінен қолданылады. Төмен кедергімен сипатталған, о мдық контактіні қамтамасыз ету металлдың Ам және шалаөткізгіштің Ап электрондардың шығу жұмысының арақатынасына тәуелді. Сонымен, электрондардың шығу жұмысының арақатынасына тәуелді шалаөткізгіштің приконтактты облысы сапаландыруы мүмкін немесе электрондардың жүдеуі (обедненный), соңғы нәтижеде шалаөткізгіштің приконтактты облысында көлемді зарядтың қабатын құру және негізгі заряд тасушылардың қайта бөлінуін болдырады. Сапалы қабаттың бар болуы жүйенің кедергісі толығымен шалаөткізгіштің нейтральді қабатымен анықталады және де түсірілген кернеудің шамасына тәуелді болмайды. Мұндай түзетпейтін контакттар омдық болып табылады. Омдық контактты алу үшін, приконтактты облыс негізгі заряд тасушылармен артуы үшін, маталлды таңдау қажет. Приконтактты облыстажүдеген тасушы қабаттармен шалаөткізгіште мұндай қабат жоғары меншікті кедергіге ие болады және сондықтан барлық жүйенің кедергісін анықтайды. Сыртқы кернеуге әр түрлі өрістік түсіруприконтактты қабаттың кедергісін өзгертеді. Мұндай контакттар түзету қасиетіне ие болады және диодтарды жүзеге асырудың негізі болуы мүмкін. Шығу жұмысының айырмашылығы көп және шалаөткізгіштегі тасушы зарядтардың концентрациясы азболған сайын, қабаттың ені көбірек болады. Түзеткіш контактты металл шалаөткізгіш, Шоттки барьерімен шалаөткізгішті элементтерді құру үшін, микроэлектронды құрылымдарда кеңінен қолданады. р - n - өткелі ИМС активті және пассивті элементтерін құру үшін, сонымен бірге олардың арасын ажырыту (изоляция) үшін жартылай өткізгішті микроэлектроникада кеңінен таралған. Микроэлектрониканың өнімдерінде бірқалыпты, симметрялы емес өткелдер жиірек кездеседі, бір облыста негізгі тасушы зарядтардың концентарциясы айтарлықтай олардың концентрациясын басқа облыста жоғарылатады: рро nno немесе nnoppo . Негізгі p- n-өткелдің облысында қоспалардың таралуы, диффузия әдәсімен дайындалатын, белгісіз қателікті a,б суретте көрсетілгендей сызықты деп алуға болады. Өткел үшін әділ теңдік Мұндағы а - p- n - өткелдегі қоспаның концентрациясының градиенті. 3 сурет. Бірқалыпты p-n-өткелдің облысында таралуы. а - донорлы және акцепторлы қоспалар; б - олардың айырмашылығы; в - көлемді зарядтың тығыздығы Осындай өткелде электрондардың шығу жұмысының айырмашылығы p-n- облыстарында n- типті жартылай өткізгіштен p-типті жартылай өткізгіште электрондардың диффузионды ағыны пайда болады және кемтіктің аналогты ағыны, қарама қарсы жаққа бағытталған. Приконтактты облыстан электрондар мен кемтіктердің кетуі, донорлы жылжымайтын иондалған атомдармен және акцепторлы қоспалармен шарталған(3 сурет, в),көлемді зарядтың облысын құрады. Зарядты тасушылардың ауыстыру процессі, потенциалдардың контактты айырмасы, көлемді зарядпен құрылған, толығымен потенциалдардың компенсацияланған айырмасы болып табылған кезде, тоқтатылады. Сонымен бірге электрлік өріспен және көлемді зарядтың қабатында пайда болатын ток, толығымен, зарядтытасушылардың концентрациясының градиентіммен шарталған, диффузионды токпен компенсацияланады. Жартылай өткізгішті құрылымда жинақтау кезінде, p-n-өткелі бар, сыртқы кернеудің U түсірілген өрістің бағытына тәуелділіктен4 суретте көрсетілгендей потенциалды барьердің биіктігі, тасушы зарядтың концентрациясының таралуы және көлемді зарядтыңоблысының кеңдігіөзгереді. 4 сурет. Тура (а) және кері (б) бағыттарда түсірілген, сыртқы кернеу кезіндегі, p-n-өткелдегі зарядты тасушылардың таралуы және энергетикалық диаграммасы Сонымен бірге негізгі емес тасушылардың концентрациясы pn және np көлемді зарядтың қабатының шекарасында тура жылжыту кезінде теңдік мағыналарымен рпо және nрoсалыстырғанда мына заң бойынша артады: Бұл басы артық негізгі емес зарядты тасушылардың пайда болуына алып келеді, инжекция деп аталатын айдау процессі. Кері жылжу кезінде негізгі емес зарядты тасушылардың концентрациясы ұқсастық заңы бойынша теңдік мағыналарымен салыстырғанда азаяды. Негізгі емес тасушы зарядтың отсос процессін экстракция деп атайды. Ассиметриялық өткелдерде инжекцияланған негізгі емес зарядты тасушылардың төменгіомдыққа қарағанда, жоғарыомды қабатта көбірек, яғни инжекция біржақты сипаттамаға ие болады.Негізгі емес зарядты тасушылар төменгіомды қабаттан - эмиттерден жоғарыомды қабатқа - базаға иежекцияланады. p-n-өткелдің вольт - амперлік сипаттамасы көлемді зарядтың қабатында рекомбинацияның мағынасы болмаса, мына формуламен суреттеледі: мұндағы - қанығудың ток тығыздығы, және - электрондар мен кемтіктердің диффузионды ұзындығы.
Шалаөткізгіш ИМС ты дайындаудың негізгі технологиялық процесі шалаөткізгіш материалда локальды облыс құрылу көмегімен және құрылымның өткелі және схеманың элементтері жасалады.Оған кремнийдегі легірленген қоспаның локальды диффузиясы,ионды легірлеу және эпитаксальды электрөткізгіштің қарама-қарсы түрін білдіретін кремнийлі пластинаға кремний қабатын монокристалды өсіру жатады.Осыған байланысты барлық шалаөткізгіш ИМС - тер технологиялық белгісі бойынша екі топқа бөлінед:тек диффузия процесін қолдану арқылы дайындалатын ИМС-тер және қоспаны ионды енгізу және диффузия, эпитаксальды өсіру процесімен үйлесу арқылы дайындалатын ИМС-тер.Бірінші группадағы микросхемаларды дайындау технологиясы планарлы-диффузиялық,ал екінші группадағылар-планарлы эпитаксиальды деп аталады.Осы технологияның әр түрлі түрлері бар:қосарлы және изопланарлы технологиялар.Қосарлы технологияда ИМС-тың активті элементтері шалаөткізгіш материал көлемінде планарлы диффузиялық және планарлы-эпитаксиальды технология әдісімен дайындайды,ал пассивтілерді кристал бетіндегі жұқа пленкалы технология әдісімен дайындайды. Элемент изоляциясы әдісі микросхеманың құрылымына әсер етеді.Шалаөткізгіш ИМС-терде элемент изоляциясы үшін келесі әдістерді кеңінен қолданады:p-n өткелінің кері жылжу изоляциясы,толық диэлектрлі изоляция,біріктірілген изоляция(p-n - өткелімен және диэлектрикпен изоляцияны үйлестіру) Шалаөткізгіш ИМС-тің негізгі құрылымын транзисторлы құрылым құрайды,ол активті және пассивті элементтердің схемаға ену реализациясы үшін базалы болып табылады.Шалаөткізгіш ИМС-те базалы элемент ретінде биполяр транзисторды қолданады,ол электрөткізгіштіктің n-p-n- типімен ерекшеленеді және планарлы диффузиялық және планарлы эпитаксиальды технология бойынша дайындалады.Сонымен қатар униполяр транзисторлар қолданылады,каналдың электрөткізгіштігінің бір немесе екі типті МДП құрылымы болады және планарлы технология бойынша дайындалады.Шалаөткізгіш ИМС- тердің құрылымының артықшылығы барлық элементтер бір технологиялық процесс негізінде дайындалады.Сондықтан әртүрлі элементтің облысын құрайтын эпитаксиальды және диффузиялық беттердің параметрлері бірдей болады.Мысалы резисторды құру үшін биполярлы транзисторда эмиттер немесе базаны құрайтын қабаттар қолданылады,ал диод пен конденсаторды құру үшін транзистор құрылымындағы сияқты өткел қолданылады.Транзисторлы құрылым күрделі және микросхема құрылымында анықталатын болғандықтан басқа элементтердің реализациясына арналған қабаттар мен өткелдер транзистордың облысына сәйкес аталады.Шалаөткізгіш ИМС-тердің технологиялық әдістері және құрылым түрі бойынша локальды облысты алу тәсілі бойынша және транзисторлы құрылым өткелі,изоляция әдісі бойынша классификацияланады.
Шалаөткізгіш ИМС-тер технологиялық әдісі мен құрылымына қарай былай бөледі:
-p-n-өткелді изоляциясы бар элементтің планарлы-диффузиялық түрі; элементтің резистивті изоляциясы бар планарлы-диффузионды түрі;
-p-n- өткелді элементтің изоляциясы бар планарлы-эпитаксиальды; элементтің диэлектрлі изоляциясы бар планары-эпитаксиальды;
-біріккен изоляциясы бар изопланарлы; Электрөткізгіштіктің бір типі бар(МДП-ИМС) транзистордағы металл-диэлектрик - шалаөткізгіш; Электрөткізгіштіктің өзаратолықтыратын түрдегі транзистордағы метал-диэлектрик - шалаөткізгіш; Резистивті изоляциясы бар планарлы-диффузиялық ИМС-тер былай ерекшеленеді:ондағы элементтер бір-бірінен пластина материалының жоғары омды кедергісі көмегімен бір-бірінен алшақтайды.

3 Интегралдық триггерлердің ИМС зерттеу

ЭЕМ зердесіндегі есте сақтайтын элементтерді әдетте (8, 16, 32, 64) биттен тұратын топтарға біріктіреді. ЭЕМ УКНЦ-де мысалы, әрқайсысы 0-ден 65535-ке дейінгі сандармен нөмірленген 8 биттік топтар пайдаланылады, ондай сандар байттарадрестері деп аталады. УКНЦ-де адресті кодтау үшін 16 биттік тізбектер пайдаланылады. Адрес кодын анықтайтын биттер санын ЭЕМ адресінің разрядтылығы деп атайды. Ол сан зерденің процессор алатын ең үлкен көлемін (информацияны) сипаттайды.
Жоғарыда келтірілген мысалдар ЭЕМ-де информацияны өңдеудің мүмкіндігін көрсеткен болатын. Енді информацияны калайша еске сақтауға болатындығын көрсетейік. ЭЕМ-де кез келген информация екілік түрде кескінделетіндіктен, информацияның элементар үлесінің, яғни бір биттің, зердеде ұсталуы мен есте сақталуын қарастырамыз.
RS-триггер. Бір бит информацияны зердеде сақтайтын электрондық схема триггер деп аталады.
Оның RS-триггер деп аталатын қарапайым түрін қарастырамыз (79-сурет).

Егер осы триггердің кірістеріне S=1, R = 0 беретія болсақ, онда (Q-дің күйіне тәуелсіз) жоғарғы вентильдің шығысында 0 шығады. Осыдан кейін төменгі вентильдің кірісінде R = 0, Р = 0 болып шығады да, Q шығысы 1-ге тең болады.
Егер енді триггерге сигнал беруді тоқтататын болсақ (S = 0, R = 0), онда жогарғы вентильдің кірістерінің мәндері S=0 және Q=1 болатындықтан, оның Р шығысы 0 болып қалады. Осы сияқты, төменгі вентильдің кірістері R= 0 және Р=0 болғандықтан, Q шығысы бұрынғысынша 1 болады. Сонымен, S = 0, R=0 мәндері ауысу кезінде Р және Q шығыстарының тағайындалған мәндері өзгермейді.
Дәл осылайша, кірістерге S=0, R=1 мәндерін берген кезде де шығыстарда Q = 0, Р = 1 мәндері пайда болады және R (R = 0, S = 0) кірісінен 1″-ді алып тастаған кезде де шығыстардың осы мәндері өзгермейді.
Сонымен, S = 0, R = 0 мәндеріңде триггер: Q = 1 және Q = 0 екі күйде бола алады. Олай болса, Q шығысы биттін есте сақталған мәні болып табылады.
Кіріс S
Кіріс R
Триггердің әрекеті
Шығыс Q
1
0
0
0
1
0
есте сақтау 1
есте сақтау 0
битгі сақтау
1
0
есте сақталған бит

Бір триггер бір-ақ битті есте сақтай алатындықтан, байтты (8 бит) есте сақтау үшін 8 триггер, килобайтты есте сақтау үшін 1024*8 = 8192 триггер және т. с. с. керек. Зерденің көлемі 1 см3-ден кем қазіргі микросхемалар миллион бит информацияны есте сақтайтьш қабілеті бар.
Асинхронды триггерлердің жаңа жағдайға ауысуы тікелей олардың кірісіне берілетін информациялық сигналдардың өзгерісімен ғана анықталады. Оларды НЕМЕСЕ-ЕМЕС немесе ЖӘНЕ-ЕМЕС элементтерінің негізінде құруға болады.
Бұл құрылымның жұмысын 1.12-кестедегі жазылым ретімен талқылау арқылы қарастырайық.
Кестенің бірінші жолында - R = 0, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.