Элементы полупроводниковых и совмещённых микросхем

 

Полупроводниковые микросхемы компактны, прочны и надёжны, однако имеют большой разброс параметров пассивных элементов и малые ёмкости конденсаторов.

Совмещённые микросхемы имеют хорошие параметры элементов, однако имеют низкую автоматизацию изготовления.

Все элементы полупроводниковых интегральных микросхем (ПП ИМС) основаны на транзисторной структуре.

Транзисторы в полупроводниковых ИМС бывают двух типов:

 – МОП-транзисторы (рассмотрены ранее);

 – биполярные.

Внешний вид биполярного транзистора:

Условные графические обозначения на полупроводниковых микросхемах:

	Проводник (алюминий, Al)
	Полупроводник (кремний, Si)
	Диэлектрик (диоксид кремния, SiO2)

 

Скрытый слой в полупроводниковых ИМС необходим для уменьшения сопротивления коллектора и степени влияния подложки на параметры транзистора. Транзисторы типа n-p-n используются чаще чем p-n-p, так как обладают большим быстродействием (в них основные носители – электроны, которые обладают большей подвижностью, чем дырки).

Диоды полупроводниковых ИМСпредставляют собой транзисторы в диодном включении. Внешний вид диода (К – катод, А – анод):

Существует по 5 схем диодного включения биполярных и полевых транзисторов:

Резисторы полупроводниковых ИМС бывают трёх типов:

 – на основе канала МОП-транзистора

 – на основе p-n перехода в обратном включении

 – диффузионные (на основе эмиттера, коллектора или базы транзистора).

Диффузионные резисторы на основе базы и эмиттера:

         

Конденсаторы полупроводниковых ИМС бывают:

 – диффузионные (на основе p-n перехода) – используют барьерную ёмкость;

 – металлооксидные (на основе диэлектрика).

Диффузионный конденсатор на основе эмиттерного p – n перехода:

 

Диффузионный конденсатор на основе коллекторного p – n перехода:

 

Металлооксидный конденсатор:

Эпитаксиально-планарная технология изготовления интегральных микросхем

 

Полупроводниковые ИМС могут изготавливаться по эпитаксиально-планарной технологии. Она состоит из следующих этапов:

1) Эпитаксия. На подложке p-типа наращивают слой кремния n-типа:

Этапы 2 – 7 называются «фотолитография».

2) Окисление кремния. Заготовку помещают в печь при 1250°C в атмосфере сухого кислорода, где кремний окисляется до диоксида кремния SiO₂;

3) Наносят фоторезист – специальное вещество, которое меняет свои свойства под действием света:

4) На фоторезист накладывают фотошаблон (маску) с отверстиями;

5) Заготовку освещают ультрафиолетом. Участки фоторезиста под отверстиями задубливаются:

 

6) Маска удаляется, заготовка помещается в растворитель, где незадубленные участки фоторезиста растворяются:

 

7) Заготовка помещается в другой раствор, который растворяет диоксид кремния SiO₂ под свободными участками:

8) Фоторезист удаляется;

9) Заготовка помещается в печь при 1120°C, где в неё диффундируют (внедряют) акцепторную примесь – бор:

10) Этапы 2 – 9 повторяют, формируя остальные полупроводниковые области:

 

11) Формируют алюминиевые выводы:

Таким образом, получается транзисторная структура.

Электронные усилители

Усилитель – это устройство преобразующее энергию источника питания в электрические колебаний различной частоты, увеличивая входной сигнал в несколько раз.

Классификация усилителей

1) По активным элементам:

· Ламповые

· Транзисторные

· Диодные

· На интегральных микросхемах

     2) По полосе частот:

· низкочастотные (НЧ)

· высокочастотные (ВЧ)

· сверхвысокочастотные (СВЧ)

· промежуточной частоты (ПЧ)

· резонансные (усиливают одну частоту и близкие к ней)

3) По типу усиливаемых сигналов:

· Аналоговые

· Цифровые

 

Структурная схема усилителя

Активный элемент – это транзистор, диод, лампа или ИМС

Нагрузка бывает:

- апериодической (резистор) – пропускает широкий диапазон частот;

- резонансной (колебательный контур) – пропускает узкий диапазон частот.