- I_УД(I_ВЫКЛ) – I удержания;

- U_УД(U_ВЫКЛ)  U удержания.

Участок 2-3. Тиристор открыт и ток ч/з него ограничен R внешней цепи. Участок режима пр. проводимости.

Участок 0-4. U на аноде < 0. Ток мал. Тиристор закрыт. Участок режима обр. запирания.

Участок 4-5. Резкое  тока тиристора при  U отрицательного на аноде. Участок режима обр. пробоя.

При использовании в качестве токового ключа тиристор вкл. последовательно с источником питания и нагрузкой (рис. 1).

В процессе работы тиристор может находиться в одном из 2-х возможных состояний.

В одном их них тиристор выключен или закрыт (тиристор имеет  R и I_Н 0).

Во втором состоянии тиристор включен или открыт (тиристор имеет  R и ток в цепи определяется R_Н.

31. Микроэлектроника. Интегральная микросхема. Элементы и компоненты интегральных схем. Классификация интегральных микросхем по конструктивно-технологическим признакам. Навесные компоненты. Классификация интегральных микросхем по типу используемых активных элементов. Степень интеграции. Плотность упаковки. Классификация интегральных микросхем по виду обрабатываемого сигнала.

Микроэлектроника - это область науки и техники, связанная с созданием и применением интегральных микросхем (ИМС).

Интегральная микросхема (ИМС) – совокупность взаимосвязанных VT-ов, VD-ов, конденсаторов, резисторов и т.п., изготовленных в едином технологическом цикле, конструктивно оформленных как единое целое и выполняющих определённую ф-цию преобразования сигнала.

Элементы ИМС  входящие в её состав VT-ы, VD-ы, конденсаторы, резисторы и т.д., которые не могут быть выделены из неё в виде самостоятельных изделий.

Компоненты ИМС - VT-ы, VD-ы, конденсаторы, резисторы и т.д., которые могут быть отделены от ИМС и заменены на др.

ИМС по конструктивно-технологическим признакам делятся:

1. Монолитные – эл-ты выполнены в приповерхн-ном слое ПП-подложки.

2. Плёночные – все эл-ты выполнены в виде разл. плёнок на поверхности диэл-ческой подложки (пассивные ИМС).

3. Гибридные – комбинация плёночных пассивных эл-ов и дискретных активных компонентов на общей диэл-ческой подложке. Дискретные компоненты  навесные. Навесной компонент  монолитная ИМС.

4. Совмещённые - активные эл-ты выполняют в приповерхностном слое ПП-вой подложки, а пассивные в виде плёнок, на предварительно изолированной поверхности того же кристалла.

Монолитные ИМС по типу использования активных элементов делятся:

1. Биполярные схемы (на БVT)

2. МОП (Ме-Окись-ПП)

Сложность монолитных ИМС принято характеризовать количеством элементов на кристалле N и степенью интеграции k.

Плотность упаковки  уровень технологии ИМС  кол-во эл-тов на единицу площади кристаллов.

По виду обрабатываемого сигнала ИМС делятся на:

1. Аналоговые

2. Цифровые

1. Толстоплёночные и тонкопленочные ИМС. Шелкография. Удельное сопротивление плёнок. Свидетель.

Гибридные плёночные ИМС делятся на:

 Толстоплёночные - плёнки на поверхности диэлектрика формируются нанесением через трафарет разного рода паст.

 Тонкоплёночные - плёнки формируют путём напыления соответствующего материала в вакууме. Для создания рисунка исп-ют маски.

испаряемый материал

1. Пасту втирают.

2. Пасту нанимают, подложка обычно находится на “”-ом электроде.

Используется “свидетель” – резистор, который подключается к микросхеме и по достижению U процесс заканчивается.

Удельное сопротивление плёнок измеряется в Ом /  (Ом на квадрат).

Емкость = 100  1000 пФ

33. Изоляция элементов в монолитных ИМС

Все методы изоляции делятся на:

1. Изоляция обратно смещённым p-n-переходом

Недостатки:

1. 3 диффузии (требуется много времени ~ 10 часов).

2. степень лигирования «Э» - почти предел растворимости.

3. концы носителей погружены вглубь ПП-ка (VT эл. нестабилен).

1. И золяция диэлектриком

3) Комбинированный метод изоляции - Изопланарная технология (метод прокисления (SiO₂)).

34. Формирование изолирующего p-n-перехода методом тройной диффузии. Недостатки метода тройной диффузии. Формирование изолирующего p-n-перехода методом разделительной диффузии. Назначение и формирование скрытого n⁺  слоя.

Метод трёх диффузий.

Недостаток: диффузия длится очень долго (десятки часов)

Метод разделительной диффузии.

Эпитаксио-технологический процесс выращивания монокристаллов.

Горизонтальная составляющая тока в “К”-е вызывает нагревание (коллектор  легирован  R). Для  R делается скрытый n⁺ слой на дне кармана.

Перед тем, как выращивать эпитаксиальный слой, на дне будущих карманов методом локальной диффузии формируется n⁺ слой, затем проводится эпитаксиальное наращивание.

35. Технология получения диэлектрических изолирующих слоев: эпик – процесс, технология «кремний на сапфире».

Р ассмотрим изоляцию диэлектриком. Одна из распространённых технологий - ЭПИК-процесс.

1. Берется пластина ПП-ка

n-типа с пар-ми “К”-а

2. На этой пластине выращивается будущий скрытый n⁺ слой

3. Вытравливаются канавки.

Затем вся рельефная структура окисляется.

4. Сверху методом напыления наращивается поликристаллический Si.

Назначение: чисто механ-кое удерживание.

Встречается керамика, но она дороже.

5. Всё, что ниже Si удаляется механической обработкой.

6. Результат…

Технология «кремний на сапфире»

1. Берётся пластина сапфира. (Сапфир и Si имеют одинаковую кристал-кую решётку  можно проводить эпитаксию). Сапфир – очень хороший изолятор.

1. Наращивается слой Si толщиной в 10…15 мкм

1. Методом фотолитографии в Si травятся сквозные канавки

Недостаток – рельефность получаемой структуры.

37. Многоэмиттерный и многоколлекторный VT. VT с барьером Шотки.

[1] Много”Э”-ый VT - основа ТТЛ (VT-но  VT-ная Логика).

Д ля борьбы с паразитными горизонтальными VT-ми “Э”-ы разносят на большое расстояние – делают для них слишком большую “Б” (10-15 мкм), и благодаря рекомбинации ē-ов с дырками эти VT-ры перестают работать.

- обозначение много”Э”-ого VT-а

(“Э”-ы можно изображать по разные стороны от “Б”).

[2] Много”К”-ный VT - основа ИИЛ (Интегрально-Инжекционная Логика)  много”Э”-ный VT, используемый в инверсном активном режиме. Необходимо, чтобы степень легирования была > чем у “Б”.

“Б” должна контактировать с n⁺ для увеличения _I ( инверсное).

- обозначение много”К”-ного VT-а.

 = 0.8  0.9

 = 4  10

[3] VT с барьером Шотки  основа ТТЛШ.

К оллекторный переход зашунтирован диодом Шотки.

V T работает в нелинейном режиме.

U_вых

i_К =   i_Б, где -статический коэффициент передачи I_Б.

- ток базы насыщения

Переключение VT-а происходит не мгновенно, а ч/з время рассасывания неосновных носителей в “Б”. Для  времени необходимо не допускать режим насыщения. Для этого служит VD Шотки.

38. Интегральные диоды. Интегральные стабилитроны

Интегральные диоды

В
качестве VD-ов использ-ся эмиттерные и коллекторные переходы VT-ов.

Интегральные стабилитроны

Исп-ся эмиттерный переход VT-а (U_{СТАБИЛИЗАЦИИ} = 6В) или след. структура:

39. Интегральные резисторы и конденсаторы.

Резисторы

Или ёмкость p-n-перехода или следующая структура:

ПИНЧ-резистор (сжатый)

Имеет нелинейную ВАХ. Сходство с ПVT.

40. Параметры усилителя. Амплитудно – частотная и фазочастотная характеристики усилителя.

Усилитель - устр-во для  мощности эл. сигналов за счет Е-ии ист. питания. С позиции теории эл. цепей усилитель  управляемый источник (рис.1), где P_ВЫХ > P_ВХ.

Основные параметры усилителя:

• коэффициент усиления по напряжению K_U =

• коэффициент усиления по току K_I =

• коэффициент усиления по мощности K_P = = =

• входное сопротивление r_ВХ =

• выходное сопротивление r_ВХ =

где,

U_ВЫХ (R_Н = ∞) – в режиме холостого хода;

U_ВЫХ(R_Н ≠ ∞);

I_ВЫХ(R_Н ≠ ∞).

В реал. усилителях параметры  ком­плексные вел-ны и зависят от f.

Амплитудно  Частотной Характеристикой (АЧХ)  зависимость модуля комплексной величины от частоты.

Фазо  Частотная характеристика (ФЧХ)  зависимость аргумента комплексной величины от f.

K_U(f)  амплитудно-частотная характеристики К_УС по U.

φ(f)  фазочастотная характеристики К_УС по U.

В идеал. Ус. модуль коэффициента усиления по напряжению должен оставаться постоянным во всем диапазоне частот от нуля до бесконечности, а фазочастотная характеристика должна иметь вид прямой линии (рис. 2). В реальных усилителях диапазон рабочих частот ог­раничен сверху или снизу.

В зависимости от вида амплитудно-частотной харак­теристики (рис. 3) различают:

• усилители постоянного тока (УПТ)

• усилители переменного тока

• избирательные усили­тели

Диапазон рабочих частот (полоса пропускания) усилителя постоянного тока простирается от 0 до f_B, на которой коэффици­ент усиления уменьшается в √2 раз по сравнению с коэффициентом усиления в области средних частот:

K_U(f_B) = (1 / √2)  K_U(f_CP) = 0.707K_U(f_CP)

Частоту f_В  верхняя граничная частота Ус.