Прочтение электрических и электронных схем 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Прочтение электрических и электронных схем



ЧАСТЬ 2

Прочтение электрических и электронных схем

ПМ 01. МДК 01.01. Тема 1.2

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ».

по специальности 26.02.06

«Эксплуатация транспортного электрооборудования

и автоматики»

Преподаватель Дробот А.В

 

20015г.

 

 

Номер занятия Номера и наименование разделов и тем Календарные сроки проведения занятий Учебная нагрузка по учебному плану, час Средства обучения Домашнее задание
обязательная нагрузка, час самостоятельная внеаудиторная максимальная
всего в т. ч. по видам занятий
уроки лекции семинары лабораторные работы практические занятия экскурсии курсовое проектирование контрольные работы
1 Назначение, классификация и виды электрических схем     2/86                   ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД. Конспект
2 Правила выполнения электрических структурных и функциональных схем.     2/88                   ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД. Конспект
3 Правила выполнения принципиальных электрических схем.     2/90                   ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД. Конспект
4 Правила выполнения электрических схем соединений и подключений.     2/92                   ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД. Конспект
5 Условные обозначения на электрических схемах релейно-контакторной аппаратуры.     2/94                   Конспект Конспект
6 Практическое занятие № 4 Чтение принципиальных электрических схем релейно-контакторного управления.             4/16           Типовые схемы Конспект
  Самостоятельная работа: -выполнение домашнего задания по теме 1.5, занятиям 1-5; -внеаудиторная самостоятельная работа № 4 ГОСТ Р 50030.5-2005. Характеристики аппаратуры и коммутационных элементов цепей управления.                     6/60   ГОСТ Р 50030.5-2005 Конспект
7 Условные обозначения на схемах полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.     2/96                   Конспект Конспект
8 Практическое занятие № 5 Чтение принципиальных электрических схем на полупроводниковых приборах.             4/20           Типовые схемы Конспект
  Самостоятельная работа: Выполнение домашнего задания по теме 1.5, занятиям 7; -внеаудиторная самостоятельная работа № 5 ГОСТ 2.720-73 (ред.от 01.07.1991) Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые.                     2/62   ГОСТ 2.720-73 Конспект
9 Условные обозначения на принципиальных электрических схемах электрических соединений.     1/97                   Конспект Конспект
10 Практическое занятие № 6 Чтение принципиальных электронных схем, исполненных на аналоговых интегральных микросхемах.             4/24           Типовые схемы Конспект
11 Практическое занятие № 7 Чтение принципиальных схем, исполненных на цифровых интегральных микросхемах.             4/28           Типовые схемы Конспект
12 Практическое занятие № 8 Чтение принципиальных электронных схем, исполненных на интегральных оптоэлектронных элементах индикации.             4/32           Типовые схемы Конспект
13 Практическое занятие № 9 Чтение принципиальных схем с командно-контроллерным управлением.             4/36           Типовые схемы Конспект
  Самостоятельная работа: -выполнение домашнего задания по занятиям 9 -внеаудиторная самостоятельная работа № 6 ГОСТ Р 54 844-2011 Микросхемы интегральные                     4/66   ГОСТ Р 54 844-2011 Конспект
  Всего:                            

 

О Г Л А В Л Е Н И Е

Виды и типы схем.. 4

Правила выполнения схем.. 5

5.1 Правила выполнения структурных схем.. 5

5.2 Правила выполнения функциональных схем.. 6

5.3 Правила выполнения принципиальных схем.. 8

5.4 Правила выполнения схем соединений. 15

5.5 Правила выполнения схем подключения. 21

5.6 Правила выполнения общих схем.. 22

Назначение электрических схем.. 24

Структурная схема. 25

Функциональная схема. 25

Принципиальная схема. 27

Монтажная схема. 27

Схемы соединений. 28

Схемы подключения. 34

Другие типы схем.. 35

Еще немного о схемах. 35

Документы, имеющие отношение к электрическим схемам.. 35

Интегральные схемы.. 36

ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ В СХЕМАХ. 38

Электроды: 38

Области: 39

Диод.. 40

Тиристор. 41

Транзистор. 42

Фоторезистор: 43

Оптрон. 44

 

 

Слово схема в любом его употреблении всегда подразумевает под собой какой-либо технический смысл.

Неважно, о чем речь – если оно прозвучало, значит, пора включать мозги.

Взять, к примеру, медицину – практически любой курс лечения основан на точном выполнении определенных шагов, в совокупности составляющих такое понятие как схема лечения.

В электротехнике важность схем невозможно переоценить. Без них просто ничего нельзя будет сделать.

И если отремонтировать без схемы что-либо из электрики шанс имеется, то создать нечто новое вы вряд ли сможете. Где-нибудь на клочке бумаги все равно придется что-то рисовать. Пусть документом это назвать не получится, но сверяться с чем-то при работе будет нужно.

Разумеется, есть способные люди, которые вполне могут выполнить, например, электромонтаж квартиры с нуля и без схемы. Несомненно, главным помощником при этом выступает хорошая память и опыт работы.

Допустим, однако, что такой человек сделал свою работу и ушел, не оставив после себя никаких записей, отметок или чертежей. Что вы будете делать, если в вашем доме появятся проблемы с электрикой? Ну конечно, начнете искать того способного монтажника.

А если он занят или вообще уехал? Придется приглашать другого электрика, который без электрической схемы будет иметь как минимум растерянный вид, и хорошо, если он вам действительно поможет.

 

ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению

Виды и типы схем

4.1 Схема - это документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними.

 

4.2 Виды схем в зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия (установки), и их коды представлены в таблице 1.

Таблица 1

     
Вид схемы Определение Код вида схемы
Схема электрическая Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи Э
Схема гидравлическая Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, использующие жидкость, и их взаимосвязи Г
Схема пневматическая Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, использующие воздух, и их взаимосвязи П
Схема газовая (кроме пневматической схемы) Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие с использованием газа, и их взаимосвязи X
Схема кинематическая Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений механические составные части и их взаимосвязи К
Схема вакуумная Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи вакуума либо создающие вакуум, и их взаимосвязи В
Схема оптическая Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений оптические составные части изделия по ходу светового луча Л
Схема энергетическая Документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части энергетических установок и их взаимосвязи Р
Схема деления Документ, содержащий в виде условных обозначений состав изделия, входимость составных частей, их назначение и взаимосвязи Е
Схема комбинированная Документ, содержащий элементы и взаимосвязи различных видов схем одного типа С
Примечания 1 Для изделия, в состав которого входят элементы разных видов, разрабатывают несколько схем соответствующих видов одного типа, например схема электрическая принципиальная и схема гидравлическая принципиальная, или одну комбинированную схему, содержащую элементы и связи разных видов. 2 На схеме одного вида допускается изображать элементы схем другого вида, непосредственно влияющие на работу схемы этого вида, а также элементы и устройства, не входящие в изделие (установку), на которое (которую) составляют схему, но необходимые для разъяснения принципов работы изделия (установки). Условные графические обозначения (УГО) таких элементов и устройств, а также их линий взаимосвязи выполняются на схеме штрихпунктирными линиями, равными по толщине линиям взаимосвязи (см. рисунки 1 и 2). 3 Схему деления изделия на составные части (схему деления) выпускают для определения состава изделия.

 

4.3 Виды схем в зависимости от основного назначения подразделяются на типы. Типы схем и их коды представлены в таблице 2*.

Таблица 2

     
Тип схемы Определение Код типа схемы
Схема структурная Документ, определяющий основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи  
Схема функциональная Документ, разъясняющий процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия (установки) или изделия (установки) в целом  
Схема принципиальная (полная) Документ, определяющий полный состав элементов и взаимосвязи между ними и, как правило, дающий полное (детальное) представления о принципах работы изделия (установки)  
Схема соединений (монтажная) Документ, показывающий соединения составных частей изделия (установки) и определяющий провода, жгуты, кабели или трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединений и ввода (разъемы, платы, зажимы и т.п.)  
Схема подключения Документ, показывающий внешние подключения изделия  
Схема общая Документ, определяющий составные части комплекса и соединения их между собой на месте эксплуатации  
Схема расположения Документ, определяющий относительное расположение составных частей изделия (установки), а при необходимости, также жгутов (проводов, кабелей), трубопроводов, световодов и т.п.  
Схема объединенная Документ, содержащий элементы различных типов схем одного вида  
Примечание - Наименования типов схем, указанные в скобках, устанавливают для электрических схем энергетических сооружений.

 

4.4 Наименование и код схемы определяют их видом и типом.

Наименование схемы комбинированной определяют комбинацией видов схем одного типа.

Наименование схемы объединенной определяют комбинацией типов схем одного вида.

Код схемы должен состоять из буквенной части, определяющей вид схемы (см. таблицу 1), и цифровой части, определяющей тип схемы (см. таблицу 2): например, схема электрическая принципиальная - Э3; схема гидравлическая соединений - Г4; схема деления структурная - Е1; схема электрогидравлическая принципиальная - С3; схема электрогидропневмокинематическая принципиальная - С3; схема электрическая соединений и подключения - Э0; схема гидравлическая структурная, принципиальная и соединений - Г0.

Примечания

 

1 Допускается разрабатывать схемы совмещенные, когда на схемах одного типа помещают сведения, характерные для схемы другого типа, например на схеме соединений изделия (установки) показывают его внешние подключения.

При выполнении схем совмещенных должны быть соблюдены правила, установленные для схем соответствующих типов.

Номенклатура, наименования и коды совмещенных схем должны быть установлены в стандартах организации.

 

2 Если в связи с особенностями изделия (установки) объем сведений, необходимых для его разработки (проектирования), регулировки, контроля, эксплуатации и ремонта, не может быть передан в комплекте документации в схемах установленных видов и типов, то допускается разрабатывать схемы прочих видов и типов.

Номенклатура, наименования и коды прочих схем должны быть установлены в стандартах организации.

 

3 На изделие (установку) допускается выполнять схему определенного вида и типа на нескольких листах или вместо одной схемы определенного вида и типа выполнять совокупность схем того же вида и типа. При этом каждая схема должна быть оформлена как самостоятельный документ.

При выпуске на изделие (установку) нескольких схем определенного вида и типа в виде самостоятельных документов допускается в наименовании схемы указывать название функциональной цепи или функциональной группы (например, схема электрическая принципиальная привода, схема электрическая принципиальная цепей питания; схема гидравлическая принципиальная привода, схема гидравлическая принципиальная смазки, схема гидравлическая принципиальная охлаждения).

В этом случае каждой схеме присваивают обозначение по ГОСТ 2.201, как самостоятельному конструкторскому документу и, начиная со второй схемы, к коду схемы в обозначении добавляют через точку арабскими цифрами порядковые номера (например, АБВГ.ХХХХХХ.ХХХЭ3, АБВГ.ХХХХХХ.ХХХЭ3.1; АБВГ.ХХХХХХ.ХХХГ3, АБВГ.ХХХХХХ.ХХХГ3.1, АБВГ.ХХХХХХ.ХХХГ3.2).


4.5 К схемам или взамен схем в случаях, установленных правилами выполнения конкретных видов схем, выпускают в виде самостоятельных документов таблицы, содержащие сведения о расположении устройств, соединениях, местах подключения и другую информацию. Таким документам присваивают код, состоящий из буквы Т и кода соответствующей схемы. Например, код таблицы соединений к электрической схеме соединений - ТЭ4.

В основной надписи (графа 1) документа указывают наименование изделия, а также наименование документа "Таблица соединений".

Таблицы соединений записывают в спецификацию после схем, к которым они выпущены, или вместо них

Правила выполнения схем

Структурная схема

Такая схема дает общее представление о принципе действия устройства (электроустановки) и об основных его функциональных узлах (частях).

Разработка проекта, как правило, начинается именно с такой схемы. Изображение функциональных узлов (частей) выполняется в виде прямоугольников или условных графических изображений.

Реальное расположение этих узлов может не учитываться. Связи между узлами изображаются линиями, а направление протекания электрических процессов – стрелками на этих линиях.

Так же на схеме указывают технические параметры функциональных частей в виде поясняющих надписей.

Структурная схема импульсного источника питания

Функциональная схема

Эта схема очень схожа со структурной схемой.

Основное отличие состоит в том, что функциональная схема более подробно разъясняет принцип работы устройства (изделия, установки).

На такой схеме поясняются протекающие процессы между функциональными узлами (частями).

 

Функциональная схема преобразователя частоты

Принципиальная схема

Самый распространенный тип электрических схем, дающий наиболее полное представление о работе электрических цепей установки.

Здесь показываются все электрические и магнитные связи между функциональными частями и компонентами электроустановки.

Принципиальная электрическая схема может быть как полной, так и однолинейной. Однолинейная схема проще по уровню восприятия и довольно широко используется в электроэнергетике.

Принципиальная схема трехфазного выпрямителя

 

Монтажная схема

Такая схема (чертеж) показывает реальное расположение узлов и компонентов установки (объекта, изделия), а также связи между ними – электрические кабели и провода.

В схеме используется буквенно-цифровое обозначение всех элементов электрической цепи (электрические аппараты, разъемы и т.д.) и нумерация проводов и кабелей. После монтажа реальной схемы эта нумерация сохраняется и наносится на провода посредством бирок или цифровых маркеров.

Монтажная схема используется для непосредственного производства работ или для изготовления объекта.

Примером такой схемы может быть схема трубной разводки – здесь указывается реальное расположение труб, даются все размеры для их установки.

Монтажная схема может носить другие названия – схема соединений или схема подключения.

Монтажная схема квартирной электросети

Схемы соединений

Схема соединений показывает соединения составных частей изделия между собой и определяет провода, жгуты, кабели, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединения и ввода (зажимы, соединители). На схеме соединений должны быть изображены все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (разъемы, платы, зажимы и т.п.), а также соединения между этими устройствами и элементами.

Элементы и устройства на схеме изображают в виде прямоугольников, внешних очертаний или условных графических обозначений, входные и выходные элементы — в виде условных графических обозначений или таблиц. Вводные элементы, через которые проходят провода, жгуты и кабели, изображают в виде условных графических обозначений, установленных в стандартах ЕСКД (рис. 6.15).

Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме



должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии, а расположение входных и выходных элементов внутри устройства — действительному размещению их в устройстве.

На схеме около графических обозначений устройств указывают позиционные обозначения, присвоенные им на принципиальной схеме. Допускается указывать также наименование, тип, основные параметры элементов и устройств.

На схеме следует указывать обозначения выводов (контактов) элементов и устройств, нанесенные на изделие или установленные в их документации. При изображении на схеме нескольких одинаковых устройств обозначения выводов допускается указывать на одном из них, например маркировка обмоток трансформаторов на рис. 6.16.

При изображении на схеме разъемов допускается применять условные графические обозначения, не показывающие отдельные контакты, при этом сведения о подключении контактов приводят в таблице, размещаемой около разъема или на свободном поле схемы (рис. 6.17).

При использовании многоконтактных элементов допускается указывать сведения о присоединении проводов и жил кабеля к контактам одним из следующих способов:

многоконтактное изделие изображают в виде прямоугольника, внутри которого условно изображают контакты и провода или жилы кабеля; концы линий направляют в сторону соответствующего жгута или кабеля и обозначают (рис. 6.18);

у изображения многоконтактного устройства помещают таблицу с указанием подключения контактов (рис. 6.19).

Провода, группы проводов, жгуты и кабели должны быть показаны на схеме отдельными линиями. Для упрощения графики схемы допускается сливать отдельные провода, идущие на схеме в одном направлении, в общую линию. При подходе к контактам каждый провод изображают отдельной линией. Провода, жгуты и кабели должны быть обозначены порядковыми номерами в пределах изделия отдельно для каждого вида проводников. Номера кабелей проставляют в окружностях, помещенных в разрывах линий, изображающих кабель, вблизи мест разветвления жил, номера жгутов — на полках линий-выносок, номера групп проводов — около линий-выносок (рис. 6.20). Жилы кабелей, нумеруют в пределах кабеля.

Если на принципиальной схеме электрическим цепям были присвоены обозначения, то всем проводам и жилам кабелей должны быть присвоены те же обозначения, при этом для удобства



чтения схемы рекомендуется нумеровать порядковыми числами отдельные участки цепи в пределах цепи, отделяя их от номера цепи знаком дефис.

Допускается линии, изображающие провода, группы проводов, жгуты и кабели, не проводить или обрывать около мест присоединения, при этом около обрыва линии связи и мест присоединения должны быть указаны адреса присоединений (см. рис. 6.17, 6.21).

На схеме должны быть указаны: для проводов — марка, сечение, при необходимости расцветка; для кабелей — марка, количество и сечение жил, а также количество занятых жил.

Количество занятых жил указывают в прямоугольнике справа от обозначения данных кабеля. Например, на рис. 6.17 обозначение кабеля РШМ12х1 мм2 8 означает: РШМ — марка кабеля, 12 — число всех жил, 1 мм2 — сечение жилы, 8 — число занятых жил.

Если данные о проводах и кабелях указывают около линий, изображающих провода и кабели, допускается обозначения проводам и кабелям не присваивать. Одинаковые данные (марки, сечения) о всех или большинстве проводов рекомендуется указывать на поле схемы (см. рис. 6.16).

Сведения о проводах и присоединениях могут быть указаны в таблице, размещаемой на поле схемы, на первом листе, как правило, над основной надписью на расстоянии не менее 12 мм от нее. Продолжение таблицы помещают слева от основной надписи, повторяя головку таблицы. Таблица соединений может быть выполнена в виде самостоятельного документа на формате А4 с основной надписью по ГОСТ 2.104-68* (форма 2 и 2а), при этом ей присваивается наименование «Таблица соединений». Форма таблицы соединений может выполняться в двух вариантах, представленных на рис. 6.22.

В графах таблиц указывают: в графе «Обозначение провода» — обозначение провода, жилы кабеля;

в графах «Откуда идет», «Куда поступает»— условные буквенно-цифровые обозначения соединяемых элементов или устройств;

в графе «Соединения» — условные буквенно-цифровые обозначения соединяемых элементов или устройств, разделяя их запятой;

в графе «Данные провода»: для провода — марку, сечение и при необходимости расцветку; для кабеля — марку, сечение и количество жил;

в графе «Примечание» — дополнительные данные.

При выполнении соединений жгутами проводов или жилами кабелей перед записью проводов и жил помещают заголовок, например «Жгут 1» или «Жгут АВГД.ХХХХХХ.085». Провода жгута или жилы кабеля записывают в порядке возрастания номеров, присвоенных проводам и жилам.

При выполнении соединений отдельными проводами, жгутами проводов и кабелями в таблицу соединений записывают вначале отдельные провода (без заголовка), а затем, с соответствующими заголовками, жгуты проводов и кабели. Пример заполнения таблицы соединений приведен на рис. 6.20. Если на отдельные провода должны быть надеты изоляционные трубки, экранирующие оплетки и т.п., то в графе «Примечание» помещают соответствующие указания. Допускается эти указания помещать на поле схемы.

На поле схемы над основной надписью допускается помещать необходимые технические требования: о недопустимости совместной прокладки некоторых проводов, жгутов и кабелей; значения минимально допустимых расстояний между ними; о специфике прокладки И др.

Схемы подключения

Схема подключения показывает внешние подключения изделия. На схеме должны быть изображены изделие, его входные и выходные элементы (разъемы, зажимы и т.п.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей внешнего монтажа, указаны данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей, адреса).

Изделие изображают в виде прямоугольника или внешних очертаний, входные и выходные элементы — в виде условных графических обозначений или внешних очертаний. Размещение изображений входных и выходных элементов относительно изделия


должно примерно соответствовать их действительному размещению в изделии. Всем этим элементам присваивают буквенно-цифровые позиционные обозначения согласно принципиальной схеме или схеме соединений. Допускается также указывать наименование и тип разъемов, к которым присоединяется внешний монтаж.

Вводные элементы, через которые проходят провода и кабели, изображают графически (см. рис. 6.15).

На всех элементах, изображенных на схеме, должна быть показана маркировка, предусмотренная в конструкции этих элементов. Изображение и обозначение проводов внешнего монтажа показаны на рис. 6.23. Следует обратить внимание на обозначение жил кабеля. Если номер жилы кабеля совпадает с маркировкой входного элемента, то номер жилы кабеля не обозначают. Жилы кабеля 9, кабеля 23, кабеля 12 (номера 1... 6, 8, 9) не обозначены. Количество задействованных жил кабеля указано в квадратной рамке.

Сведения о внешнем подключении указывают в таблице подключения, расположенной на поле схемы над основной надписью. Форма таблицы произвольная.

В таблице должны быть указаны характеристики внешних цепей и адреса.

 

Другие типы схем

Существует еще несколько типов схем, не затронутых в описании.

· Топологическая схема (схема расположения) – на такой схеме показывается расположение составных частей (элементов) устройства. Также на схеме может указываться расположение устройства или объекта на местности (например, подстанции). Для лучшего восприятия топологическая схема часто выполняется в виде трехмерной модели. Расположение составных частей на схеме соответствует действительному расположению частей объекта в конструкции или на местности.

· Мнемоническая схема – такой тип схемы выполняется в виде плаката, на котором показывается реальное состояние коммутационных аппаратов (их действующее положение) на управляемом ими объекте. Основное применение таких схем – диспетчерские пункты на объектах электроэнергетики. Значение мнемонических схем постепенно снижается благодаря повсеместному внедрению компьютеризированных систем управления контролем и сигнализацией.

· Кабельные планы – это схема (чертеж) расположения электрических кабелей и проводов с указанием их маркировки.

Еще немного о схемах

Факт наличия электрической схемы сам по себе мало что дает, если человек не умеет ее читать.

Особенно это относится к электрическим принципиальным схемам – такие схемы бывают весьма сложными и громоздкими и на их разбор может понадобиться приличное время.

Чтобы читать принципиальную схему необходимо знать и понимать принцип действия отдельных приборов, элементов, аппаратов и узлов. Разобравшись в том, как связаны между собой все эти части схемы, можно понять как, собственно, функционирует схема.

Другими словами, зная основы построения схем и разбираясь в протекающих там электрических процессах, можно научиться понимать, как работает электроустановка, станок и другое электрооборудование, не пользуясь при этом специальным описанием (мануалом).

У неопытных электриков сложность принципиальной схемы может вызвать некоторый ступор – возникает путаница и неуверенность, что, в свою очередь, ведет к ошибкам или даже к приостановке работ.

В этом случае разбор принципа работы установки лучше начать со структурной схемы – здесь проще понять, как связаны между собой отдельные блоки (части) установки.

Разобравшись в структурной схеме, можно обращаться к схеме принципиальной, сверяться с ней и решать возникшие проблемы.

Интегральные схемы

Пример интегральной схемы

Интегральная схема (микросхема) - миниатюрное электронное устройство, состоящее из большого количества радиоэлектронных элементов, конструктивно и электрически связанных между собой. Обычно интегральная схема создается для выполнения конкретной функции. По сути, микросхема объединяет в себе какую-то электронную схему, где все элементы (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы) и электрические связи между ними конструктивно выполнены на одном кристалле. Поскольку размеры отдельных компонентов очень малы (микро- и нанометры), то на одном кристалле при современном развитии технологий, можно поместить более миллиона электронных компонентов.

В начале 50-х гг. представители оборонного и космического ведомств США первыми задумались над пределами прогресса ламповых систем. И стали оказывать - сначала осторожно, а потом все более активно - финансовую поддержку проектам, направленным на построение полностью интегрированных электронных систем из твердотельных компонентов. Это стало началом заката "ламповой эры", но философия электронной интеграции не претерпела существенных изменений и по-прежнему напоминала философию построения предложения. В электронике, как в человеческой речи, есть массив стандартных элементов, различающихся по своим функциональным особенностям: фраза всегда состоит из существительных, прилагательных, глаголов, причастных оборотов, а электронная схема - из емкостей, сопротивлений, триодов и диодов. Комбинируя эти элементы, можно придавать фразе тот или иной смысл, а схеме "поручать" решение тех или иных задач. Твердотельными компонентами должны были стать транзисторы. Самые первые были изготовлены из монокристаллического германия и лишь значительно позже - к середине 50-х гг., когда в Texas Instruments была решена проблема роста монокристаллического кремния, транзисторы стали изготавливаться из этого кремния. Это само по себе сразу же стало коммерчески выгодным предприятием, несмотря на достаточно высокую по тем временам их стоимость (около 10 долл. за штуку).1951 г. ознаменовался тем, что Bell Labs провела свою первую конференцию по транзисторам и начала продавать патентные лицензии стоимостью 25 тыс. долл. на транзисторные технологии. Заинтересовались лицензией и в компании Centralab, где Килби и сделал первые шаги в направлении "германиевой" интеграции. Однако Centralab не была той компанией, деятельность которой - производство слуховых аппаратов и пассивных телевизионных схем - могла бы заинтересовать военных в 1956 г., когда рынок военных кремниевых технологий становился перспективным. Неизмеримо большими возможностями обладала Texas Instruments, где Килби проработал без малого 45 лет и в стенах которой в рамках военного заказа были созданы первые кремниевая и германиевая интегральные схемы. Первые в мире ИС были разработаны и изготовлены в 1959 г. американцами Джеком Сент Клером Килби (фирма Texas Instruments) и Робертом Н. Нойсом (Fairchild Semiconductor) независимо друг от друга.В мае 1958 г. Джек Килби перешёл в фирму Texas Instruments (TI) из фирмы Centralab - в ней он возглавлял программу по разработке слуховых аппаратов, для которых фирма создала небольшое предприятие по созданию германиевых транзисторов. Уже в июле 1958 г. Килби пришла в голову идея создания ИС. Из полупроводниковых материалов уже умели изготовлять резисторы, конденсаторы и транзисторы. Резисторы изготовляли, используя омические свойства "тела" полупроводника, а для создания конденсаторов использовались смещённые в обратном направлении p-n-переходы. Оставалось только научиться создавать такие переходы в монолите кремния. Килби разрезал пластину на кусочки размером 1,6x9,5 мм, содержащие диффузионные области двух типов. Эти области и имевшиеся контакты он использовал для создания схемы генератора, соединяя элементы тонкими золотыми проволочками. После выполнения защиты одна из диффузионных областей травилась обычным способом. Из неё создавался мезатранзистор. Другая область образовывала RC-цепочку с распределёнными параметрами, необходимую для создания сдвига фазы. ИС Колби заработала, и он поставил перед собой задачу аналогичным образом разработать триггер. В начале октября 1958 г. он начал создавать конструкцию триггера на одном кусочке монолитного германия. Для его изготовления был применён метод фотогравировки, которым владела фирма TI. В начале 1959 г. такая "твёрдая схема" была изготовлена и в марте 1960 г. представлена на выставке американского Института радиоинженеров. Килби подал заявку на выдачу патента. Марк Шеферд, тогда вице-президент фирмы TI, отметил данную работу Килби "как наиболее значительную разработку фирмы Texas Instruments со времени... выпуска кремниевого транзистора". Однако, несмотря на широкое освещение прессой, это достижение было встречено весьма скептически, хотя большинство критических замечаний были верными: ограничения, связанные с интеграцией (параметры индивидуальных компонентов ИС нельзя оптимизировать); выход годных ИС был менее 10%; дороговизна готовой матрицы-образца ИС; невозможность в последующем видоизменять



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-10; просмотров: 638; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.226.96.61 (0.122 с.)