Книга: Методические пособия к лабораторным работам

Распознанный текст из изображения:

ПРЕДИСЛОВИЕ

редактор: А С. Сигов

Лабораторная работа М-1

Рецензент: А, С. Сигея, Е. П. Шашни

Лицензия Нз ОЮ456 от 04(айу

Состаеигепи: Н. Н. Солоеьее, Л. Н Немироеский, Н Н. Усое, и. А. Федстое, А А Щука

Методические указания по выполнению пебореторнык работ состаапены с использоааннем зпементое орограммироеанного обучения.

Пвмтаются по решению редекционносовета Московского государственною инсгигуга

электроники н аетсматики (тюническнй университет)

© Москоеский юсудцютиенный инспеЪТ Радиотехники, апекгроникн и эетометики (тахннчесзий у иеерснтет), 1877

Литературный редактор Л. 8. Омепьяноеич

Подписано е печать 10.03.88. Формат ббх84 1116

Бумага офсетная. Песмь офсетная. Усп. пач. и.

Усп.цзчпт. Уч.-издл. Тираж 300зкз. ЭГГК 2д-98

Москоеский государсгеенный институт ргшиотехникн,

электроники и аетоматики (техннчешнй униаерснтете)

117451, Мсскеа, просп. Лернадского,78

Методические указания по выполнению лабораторных работ шгзючают семь лабораторных работ по куроам „Материзлм электронной техники и основы микроэлектроники", „Физика полупрояодниколых приборов и микроэлектронных прнборон", „Проскгирозанне и конструирование полупрозодникояых приборов и НМС", „Микросхемотехника" лля студентов сцсцназьностсй 200200 „Микроэлектроника и полупроаодникоаые приборы", 200700 „Радиотехника". Зяцачей лабораторного курса является ознакомление студснтоя с принципами работы н ыетолами исследования мик-

Рсзлскгронных структур н устройств на нх оснозе, принципами прнмсне

ния элементной базы микроэлектроники з устройствах раяиозлс«тропики,

вычислительной техники н приборостроении.

ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ

СТРУКТУР В КАЧЕСТВЕ ИНТЕГРАЛЬНОГО ДИОДА

Общие сведении

В икпяральных схемах а качестве диодае используют р-и переходы транзисторной структуры: база — эмнттер (Б-Э) илн бюа — коллектор (Б-К) (рис.(а и !б соотлстстзенно). Переходы Э-Б и К-Б можно использовать саямсстно, включая нх параллельно (рис. 1я). Это открывает путь для

Расшнрслия диапазона возможных значении параметров интегральных диодов. Параметры диода также несколько изменяются, если второй переход нс остаялять разомкнутым, как з схемах Б — Э н Б — К, а закоротить. Это

б. в. Г. д

Рнс.!. Пять сзнсяныл схем имючсггкя трз»злстора азя яс

с ыьзсззязя з ючссгзс Лнадз

Распознанный текст из изображения:

Задание

1. Работа а лаборатории.

пяти схем включен и».

т,

качестве интегральных диодов.

приводит к схемам БК-Э (Рис. 1г) н БЭ вЂ” К (рис. !д) При совместном исвользовании обоих переходов необходимо учитывать, что при близком нх рыположеиии возможно взаимодействие за счет диффузионного обмена носителями тока, то есть несбхолимо учитывать транзисторный эффект. Получающийся при этом прибор, по существу, диодом не является, а прелставляет собой транзистор, используемый в необычном режиме, который называют диодным включением.

Аналопгчная ситуация наблюдается в ИС, работающих на МОП вЂ” приборах, где в качестве диода используется МОП-транзистор в различных включениях. В качестве диода можно использовать стоковый или истоковыа р-и переход МОП вЂ” транзистора (рис. 2а и 26). Такое включение называется биполярным. Другим вариантом использования МОП-транзнстора в качестве щюда ялпзется униполяриое включение (рис. 2в).

Рнс.2 Схемы акаючепва МОП вЂ” транзкс сара а качестве диода

Цель работы

Изучить схемы включения транзисторных структур в ка гестас интегральных дислов, явдякнцихся элементами интегральных схем (ИС).

Приобрести практические навыки измерение параметров и вольт — амперных характеристик (ВАХ) ннтьтрааьных транзисторов, включенных в

° Жмерить напряжение пробоя О, для всех пяти схем включения

бипалярнага транзистора в качестве лиода.

Рас.з. Схема измсрехна сараммвс» даода, получаемого

рювн мм аюсочсансм бвлсанрвегстранзнсгера.

Измерить обратный ток У, для всех пяти схем вклгачения.

а Измерить величины прямого падения нвпряжения (тс для всех

а Снять зависимость прямого пщгения напряжения О, от прямого

тока ур для двух схем включения МОП вЂ” транзистора в качестве диода.

Ркс 4. Схема лая сват а армюй ВАХ МОП-пмазс сра з лиолпом вмсачеваа

Распознанный текст из изображения:

Методические указания

Е При измерении напряжений цифровым вольтметром использовать макаимальную чувствительноать, при которой прибор может работать беэ перегрузки. Для измерения одних и тех жс параметров в разных схемах включения может потребоваться переключение диапюонав измерения

вольтметра.

° Измерение О„ ,1„н О„ ироизводить пятикратно длв каждой из пяти схем включения, причем к повторным измерениям переходить только по-

еле того, как измерены и записаны значения для всех схем включения в

ПРЕДЫЛУШЕМ цикле.

° За пробивное напряжение О„диода считать напряжение, при котором обратный ъзк 1,=90 ыкб.

° Обратный ток 1„измерять при напряжении О=О, /2, где О, среднее значения пробивных напряжений для данной схемы вкшачения, вычисленное по пяти замерам. Для палучени» достоверных значений обратного тока необходимо очень точно задавать значение напряжения, пользуясь ручкой тонкой регулировки.

Прямое падение напряжения измерять при прямом токе, равномб,бмА.

° При снятии ВАХ МОП-транзистора в диодном вюгюченни измерять значения прямого тока в диапазоне от 0,5 лгд до б,б мА.

2. Обработказкспериментаеьных данных.

° Вычислить среднее значение напряжения пробоя О, е обратного тока 1, и прямого падения напряжения О, н средние квадратичные ошибки измерения этих параметров, а для каждой из пяти схем включения биполярного транзистора в качестве диода, округлить полученные значения до последней значшцей цифры.

° Определить, для каких схем включения биполярного траюистора полученные средние значения параметров О,, 1„и О„значимо отлнчаютсе, а для каких совпадают с точностью ло ошибки измерения. Запиаать полученные результаты в виде трех систем неравенств.

Проанализировать прич!шь! Различия пробно!нех напряжении прибора и прямых падмшй напра!кения, а также абрапн.!х таков нрп Различных схемах включения.

Объяснить различие «ндс прямь!х ветвей ВАХ МОП-траизнс!оров при различных сксмвх включения их е ~сггчастю диода.

° По полученным экспо!!ил~синс!внии ленным пасзра~пь в адпам масштабе графики прямых вешай ВЛХ МОП вЂ” транзистора для двух режимов ега работы в качестве лпада,

Требования к отчету

Отчет о вьшалнм!ни работе должал содержа гь;

Название и цсш рабаты, н графики измеренных зависимостей.

Библисдлтфячсский Мисок

Кслслаз Я. Л..Телес с в» и кммгргпса нскс мх, мак!гоара мал р с ч ннкрмбагюк.Уч б еклляВУЗ . - Мсс еь!Чоюсясехв, !ЗЗЗ.

2. АвасвН.А.,Наумов!0,85юя»хе П.Г, 0св сна|из всат! 1мхсУабвссм эби дляВУЗсн. — ЬЬ «зе Гюе всзнэа!Чз!

Лабораторная работа М-2

ИССЛЕДОВАНИЕ МОП-СТРУКТУР

Общие сведения

МОП-транзисторные сгрукгуры явлзюгся основой униполярпых интегральных схем. На аанове талих с!Рук!ур рсшшэавапь! пасспвпыс элементы !резисторы, капдсцсагоры, диады! и ма ишшю эясмспты и комю-

нснты.

МОП вЂ” транзистор, формирует:я цс ас!ювс сгрук!Уры мс!ю!г!-акиссв—

полупроводник и облодае!' извес!и,!мп валььчгыпсрпыьгн характерно!и-

кеми.

Если взять полупроводник р-типа, покрьиь сто шщнтпым окислом, а

иа поверхности оклею сделать мс!ашниацшо, то получим структуру, изображенную на рисд н известна юк МО!!-конденсатор. Бели к такой

структуре приложить напряжение досппочпс бояысой воли !ипы с поляр-

пастью, уквзагпюй на рнс.!, то в соапгс!с!ван с эффектом поля дь!Рки, имеющие полоэкитсльиый заряд, буду~ уышп!ь ог пассрлносгн палупра-

Распознанный текст из изображения:

('о~~рд1ь схем~ иредстлнлсш~ую но рос

с1. (.".нять злвисимосто 1~„,,„-- ~ (~/„,) дня МО1~ — цц„„ртор„.

ор~ ~Рсх зла.

чехиях цдпряжсния нз зотБорс ндорузочнОГО транщс|ор~ р

' -14 Д;

-163 при Е„=-!ОВ,

Отчет

Отчет доя®ен содержеть схему расположснця еыщ>до® „„

алых трацмсторов, схемы измереннй ц все снятые- в процессе работы

Распознанный текст из изображения:

Задание

быть более 1 Моы.

Вых

Вых

б)

ное нанряженню отсечка.

Цель рабаты

Как бмяо атыечено выше, МОП-транзисторы могут эффективно выпоянять функция резисторов. На рнс.З приведены схемы МОП вЂ” ннвертсров, в которых функции резнсгоров выполняют МОП вЂ” транзисторные

структуры с нндупнрованным каналом. Основное отначке этих схем друг относительно друга состоят в том,

Рис. 3. Схемы МОП-тсвнзвслгров

что ннвертор, изображенный на рнс.Зб, нспавьзует допоянгпельный нстсчняк питания. Инвертор, изображенный на рнс.За, не тзмбует дополни-

тельного источника питания, но напряжение на его выходе прн запертом упрввяиощем (ннжнем) транзисторе всегда будет меньше напряжеши питания Ее Уменьшение напряженна на выходе объясняется тем, что ввя обеспечення начыьной проводимости канала нагрузочвого транзистора необходимо создать падение напряженна на нагрузке (затвор-исток), рав-

Целью работы является нзучение принципа действия н вольт — амперных характеристик МОП-структур. В рабате должны быть нссведованы МОП-транзнсторы н инверторы, в которых МОП вЂ” транзистор выповняет функция резистора.

!О

1. Собрать схему, представленную на рис. 4.

с~ (+)—

Рв .4. Схема вяз сватах всльт-анвера нх харзкжрвсти» МОП-траннкторов

2. Снять стако — затворные характеристики У,=У'(П) МОП-транзистора с нндуцнрованным каналом при двух значениях П,„= -2 В; -1О В.

3. Снять выходные хараюернстикн У,=у (П„В МОП вЂ” транзистора с нндуцнрованным канааом прн П,= -1О В; -12 В; -15 В.

4. Снять сгоко-затворные характеристики У;-5(П ) МОП-транзисторе со встроенным каналом при двух значениях Р„,=2 В; 1О В.

Рве.э Схем* я м саши» хараысрясгвк Ы ОП-ннвертср

Распознанный текст из изображения:

ходной снпшлы.

с» С фу

Р с.т

-и

.и

асаюкан рпру

Отчет

Баблиографический ешаж

25

24

2. Соединить Яз с отрнцатсльиым испгчпнком. Сравнить входное и зы-

3. Собрать схему с одним источннкал2 шпапнх. Выбрать смсшспис таким образом, чтобы схема сглаза!а лшкспмоаыю возможный снгиа».

Методичеснне указания

Установить часто!у входного сш лале в диацюапс 500 — 2000 Гс.

Отчет должен содержать все схемы нспользусмыс в рабою и результаты измерений.

А Г. Алексенко. Основы илкрссхенотсханка-,Ну Оса !ияацгвт!.

Лабораторная работа М-4

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО

УСИЛИТЕЛЯ

Общие сведения

Дифференциальный усилитель используется для усиления разности

напражений двук входных сигналов. В идеальном случае выходной сигнал

не зависят от уровня каждого из входных сигналов, а определяегса только их разностью. Одним из основных параметров дифференциального усилителя яваяется козффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС), который представаает собой отношение выходного полезного (дифференциального) сигнала к выходному сннфазиому сигналу, прн условии, что последний и синфатный входные сигны2ы яиеят одинаковую амплитуду. Дифференциальные усилители используют в тех случакх, когда слабые сигнаны можно потерять на фоне шумов. Они играют важную роль прн разработке усилителей посюянного тока, нх симметричная схема наилучюим обратом приспособлена для компенсации температурного дрейфа. На рис.! показана основная схема дифференциального усилителя Выходное

гас.!

нацряжеиие измеряется на одном нз коллекторов относительна потенциа-

Распознанный текст из изображения:

ла земли. Такой уаилитель называют схемой с адномостовым входам или резиостивным уаилителем. Зтат усилитель можно рассиатривиь как устройство, которое дифференциальный сигнал усиливает и преобразует его в несимметричный сигнал. если же нужен дифференциальный онпз»и, та его снимают между коллектор»ми. Дифференциальный усилитель мажет работать как усилитель постоянного тока с переменным вхолом. Для этого нужно заземлить один из входов, а на другой подать сигнал Рнс.З . Дифференциальная схема обеспечивает компенсацию температурного дрейфа, и, когда один вход заземлеи. При изменении температурного напряжения Пзь изменжатс» на одинаковую величину, при этом на выходе непроисходит никаких изменений. Кроме топи взаимная компенсация напряжений Пз» приводит к тому, »тона входе не нужно учитывать падения напрюкения величиной 0,6 В. Качество дифференциального усилител» ухудшается только из-за различия напряжений Пзь или их температурных «оэффициентов.

Цель работы

Целью рабаты является изучение стюйств дифференциального усилителя, ознакомление с методом измерения его основных параметров.

Задание

1. Измерить синфазное выходное напряжение в зависимости от синфазна-

го напряжения н» входе 2. Измерить дифференциалы<ос выходное пл1рлзксние а зависимости ат

дифференциального налряжсии» на »хада 3. Определить КПСС.

Р»с.э 4. Измерить зависимость коэффициента усиленна дифференциального сигнала от частоты.

Методические указания

При выполнении пп. 2,4 а м|шгпулу входного сигнаал устанаш1ивать такой, чтобы выходной сигнал нс исглжал«».

Отчет

Отчет должен содержать схемы и ~л~срсннй и все сиятью и рассчитанные в процессе работы характерно~ и ко и тавнсньюсз и.

Бийлиаграфячсский си»сок

1. Досшл И. Оасрааиовямс усеяв сл гюд Ь1»р 1ЧЗ2

2, Алексее»ко Л1 . Освоен гшхра ьсьчпг«юзгч11 Са шсшс радио 1971

Лабораторная работа М-б

Р .2С

16

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНТЕГРАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ.

Общие сведения

Интегральный усилитель, как правило, представляет собой миогакаскадный широкополосный усилнтсш, г лосю|очно йшшшимн коэффицисн-

17

Распознанный текст из изображения:

д =- —.

Р

Цепь работы

К„

шь;,р

18

том усиления. В серийно выпускаемых интегральных усилителях предусматриваетсл возможность, позволяющая с помощью попключениа вааес-

ных элементов изменять его характеристики.

Наиболее часто с целью измеиеин» в нужную сторону характеристик усилителя используют отрицательную обратную связь. Отрицательная обратная связь — это процесс передачи выходного сигнала на вход. Отрицательны обратная связь уменьшает коэффициент усиления, но при этом она улучшает характеристики схемы. например изменяет в лучшую сторону частотную характеристику, устраняет и~кажения и нелинейность. Чем глубже обратная связь тем меньше внешние характеристики усилителя завися от характеристик усилителя с разамкпутой обратной связью, и в ко-

печном счете оказывается, что они зависят только от свойств самой схемы

обратной связи. Действительно, коэффициент усиления по напряжению

усилителя, охваченного отрицательной связью К определяется выраженном

где Кс- коэффициент усилителя по напря>кеггию без обратной связи; б — коэффициент передачи сигнала ла цепи обратной связи. Если Кьб» 1, то коэффициент усиления по яэпряжеввю усилишля

зависит только ст коэффициента передачи сигнала гю цепи обратной связи

Изменяя б с помощью подключения резисторов и конденсаторов последовательно или параллельно диффузионным резисгором обратной связи интегрального усилителв, можно изменять К.

Целью работы является ознакомление с эксплутационными характе-

ристикамн интегрального усилителя, изучение влияния параметров мри-

цатсльной обратной связи на внешние характеристики схемы. В настоя-

щей работе изучается серийный усилитель тина 1УС221Б, принципиаль-

ная электрическая схема которого приведена на рис. !

Распознанный текст из изображения:

Задание

Цй

1. Измерить бг,„„усилителя при 77„, = 100 8 и 7'= 1 кГЧ для трех значениях сопротивления в цепи коллск|ора вь!водного каскада на рис 2. РассчитатьК.

~! Вых.

— чп

Методические указания

Отчет

Бабщографачесхей спщок

2!

20

2. При Я„= 4,7 кОм и (Г =!00 мй снять зависимость (г,„„= Я(7), определить полосу пропусквния усилителя.

3. Зашунтировать конденсатором резистор Ян (включить К!) и измерить (7 =Р(7). Определитыюлосу пропускания усилителя.

4. Откяючить КЕ зашунтировать конденсатором резистор Я, (включить К2) и сиять зависимость (7 = Р()7 Определить полосу пропускания.

1. Зависимости, снятые в пп. 2 и 4, построить в полулогарифмическом

масштабе (ось частот — в логарпфмнческом масштабе).

2. Снятые зависимости построить иа одном графике.

Отчет должен содержать схему измерений таблицу значений К (п1) н

все снятые в процессе работы часттп.ные характеристики.

1. Алексееиш А. Г. Основы ннкрасхемстсхнеа~;М.; Гсвсгсксс рзлво, 1971

2. Гринев АБ. Проеюирсваиис авыю вьп НГГМЗ Злил кя, 1976

Лабораторная работа В)-6

ИССЛЕДОВАНИЕ КМОП вЂ” ИНВЕРТОРА

Общие сведения

Наиболее перспективной общстыо применения МОП вЂ” транзисторов в

интегральных схемах, по-видимому, пи~лютея устройства с дополнительной симметрией, т.е. устройства, содержащие на одной подложке транзи-

егоры и- и р — типа проводимости капала В последнее время подобные схемы называют комплиментариымн М011-схемами, или сокращенно КМОП. На рис.1 приведена схема КМО! ! и!гзертора, являющаяся основ-

ной более сложных интегральных схем

Для построения КМОП-инвертора необходимо использовать пары МОП-транзисторов с различными типами проводимости канала. Если МОЛ вЂ транзип с каналом и-типа непосредственно подключен к общей точке (корпусу), а транзистор с каналом р-типа к источнику питания, то схема работает в рюкиме положитслыюй логики (рис.1). Если же транзистор с каналом р-каналом непосредг~вснно подключен к общей точке схемы, а транзистор с и — каналом «ис1очвпку питания, то схеме работает в

режиме отрицательной логики.

В статическом состоянии КМОП-лнвс!пора из двух последовательно вкаюченных транзисторов один всегда открыт, а лругой заперт. Если один из транзисторов занерт, то по цепи исто шнк питания общая точка схемы ток не протекает, следовательно не потребляется мощность от источника питания. Таим образом, в статическом состоянии КМОП вЂ” инвертор не потребляет мощность. В КМОП хомах мощношв потребляется только в течении переходных процессов (во время переключения транзисторов). Потребляемая мощность прямо пропорциональна частоте переключения

инвертора.

Основным преимуществом КМ01 1-ус гройств является малая потребляемая мшцность. Такие устройства шкис обладают хорошей помехозащищенностью и высокой натру!очной способностью. Комшщментарнме структуры являются весьма перспективными для построения БИС и СБИС.

Распознанный текст из изображения:

Цель работы

Целью работы являстсл ознаггомяснне с принципом дсйстеня КМОП—

инвертора И снятие его сановных харак гернстик.

Задание

1. Включить схему для исследования КМОП вЂ” шгеертора (рис.2).

Лабораторная работа МТ

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ

Общие сведения

Операционный успп!лель (ОУ) . это диффереидлальный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления и несимметрическим выходом. Прообразом ОУ мо»кот служнгь классический дифференциальный усилитель, однако, следует отметить, что реальные ОУ обладают значительно более высоким коэффициентом усиления и практически никогда не используются без абра~ ион связи. Коэффициент усиления ОУ без обратной свюи так велик, что прн наличии замкнутой петли обратной свези хараюернстнки уснлишля зависят только.от параметров схемы обратной связи

к,

к=в

к„р»!

Отчет

Рнс ! Иныртяруе «щ »* е опель

22

25

!» ° 2 2. Снять и построить зависимост~ ГГ„„,=/((Г„„) ори 6„=10 В и В„= с 3, Снять зависимость (;-ДП,„) прн В„= с. Исходя из того, что потребляе-

мая мощность Р=т,бе рассчитать и настроить зависимость Р=т((г,„). 4. Подключить к выводу инвергсра рзэяичпыс сопрогивлення нагрузки и

постронть зависимость (Г,„,=-)()Г„) при (Г„,=-5птс) 0 В.

Отчет должен содержать схему КМ01 1-о ивор ! ора и все снятые в процессе работы характеристики.

Бпблиогрж)щескнй спасак

!. И умно Вй.,рр пози С Псле т!: ю.»ср . ЫИГПЛ, Щзс,.тр за ПК

где Кс — коэффициент усиления по напряжению ОУ ие охваченного обрат-

ной связью;

Б — коэффициент передачи лапряжоння обратной связи;

очевидно что при К» (!»1 К

))

Большая величина коэффициегпз усиления приводит к тому, что изменение напряжении между входами па несколько долей миллиаольта аы-

зывает максимально возможное нэыспспис выходного напряжения.

При наличии обратной связи, ыо»к по сказать, ло выход операционного усилителя к тому, чтобы разнос»ь н,юрл»келий между его входамн была равна нулю.

л

Распознанный текст из изображения:

тнруюшего усилителя.

Методические указания

теаретнческнм.

Бвблвоцифвческяй сллсак

д,

гг, л,

К= — ' 1ь — -'-. гг,„л,

Задание

Рассмотрим ахему на Рнс.!. Потенциал точки "Ь" равен нулю, следовательно я потенцнал точки "в" тоже равен нулю. тогда ладенне напряженна ваюпратавлеввп Кз равно (г „а паденнс нмгряжслнл на сопрсгнвлсннн й, равна Пм. Пусг ь по сопротныгенвю)тг протекает ток /ь а на аапрстнвлслню Яг так ПЗтн токи равны, т.к. входное сопротивление операционного усплнтеля очень большое н можно счп пц ь, что его входной ток равен нулю. В ре-

зультате получим, что

гг о„. и„„л,

На рнс.2 показана схема вевввертаруыщеш уснлнтелл. Полмая, что н как в предыдуШем случае Й = с н когффицнснт успленпя уснлнтсл» такой

Ряс 2 Нелявсргчртюивл усвл тслг

большой. палучлм (Гг=б„, т.к. ! „; — О; с цругой стороны (гг=

. Эю означает, чта

Сг,~.ю~]'

Цель работы

Цепью работы является изучение опсрацнаннаго усилителя н харак-

тернстяк различных схем на его основе.

1. Собрать схему ннвертнруюш.гс уснлнтеля.

2. Измерить амплнтудно-часгоглуго харакгернатнку (АЧХ) ннвертн-

руюыего уснлнтелв.

3. Собрать схему неннвсртнруюл гас уанлнтшгя.

4. Измерить амплнтуцно — часттц л, ю «арактсрнсгнку (АЧХ) неннвер-

1. АЧХ построить в пслулогарпфмнчсс ком масштабе.

2. Определить частотную паласу ОУ по уровню 02.

3. Определить для «вясцой схемы кож(н(глпнент уснлення н сравнить его с

1. Достал и. Олевецаанлыс уеюгато .м( марг! екг

Распознанный текст из изображения:

б)

Рис. 6. Сборка ЗУ иа ЦМД (а) и плата ьгикросборкв (6).

Цель работы

Целью работы является изучение топологии крисгыла ЗУ иа, зоа-

комстзо с ею функциональной орпшизацией, с копструктиагюм рсшсвием основных узлоп.

Задание

1. Изучить топологию кристалла ЗУ на ЦМД.

2. Опрецелпть увеличение микроскопа, опредсаить диаметр ЦМД, ца ко-

торый рассчитана топология.

3. Нанти основные фупкнионэльные узлы и зарисовать их конфнгурацюо

4. Изучить конструкшпо устройства типа К1662рц и обьяснить пазла гс-

ние узлов и деталей.

Отчет должен содержать расчеты элементов, рисунки всех узлов

изученной схемы сборочньш чертеж ЗУ ла ЦМД типа К1602РЦ.

Ьайгаеймфачгсхаа сяасак

Элементы и устройства па цилгппгрических магпигиых доменах:

Справочник/А.М. Балбашав, Ф.В. Лисовский, В.К. Раса и др., Пол рсгг

Н.Н. Евтихиева, Б.Н. Наумова, — Мс Радио и связь, 1987, 488с.

Лабораторная работа Ф-8

ИССДДДОВйнИК КйрйктКОИСтик ОПтРОНОВ

Цель работы

Целью работы является изучение принципов функционирования

излеаий функциональной оптоэлектроники — огпроноа исследование их

харют~ерпсцю.

Отоэлектронию пара или ситрон являетсв одины из распространенных изделий функциональной оптозлектронюш. Вто перспективное нэл-

равленне функциональной электроника, изучающее явления взаимодействия электромагнитнопг мюучения, оптически активной средой в результате которого возникают динамические неоднородности, а

Рис. 1. Схема оптрона. 1 - фото- также возможность создании нюефогопряшших лий функциональной электронюш 3 - светоаод; 4 - корпус оптрона.

на основе динамических неодио-

родиастей оптической природы.

Олтропом называют оптозлеюроиный прибор, который использует

ансамбли квантов света в качестве ггосиюзю информационного сигнала и

Распознанный текст из изображения:

ье При подаче положительнио

смещения на р-л переход барьеры

Б

понижаются и ннжекцн» носителей

сошает в области р-и перехода

инэерсию населегшостей энергетнческих уровней. В этом случае ко-

Игм;

диоды реализонанные на полупроводниковых структурах типа Ав'В", АпВю: арсенвд галлиа (Оадз), фосфнд галлия (Пай), карбид кремния

(УДС) и лр.

Основной характеристикой СИД является внешний квантовый выход излучение, который опренелветсв отношениен числа излученных фотонов к числу рекомбиннрующих злекгронов. Внешний квантовый выход меньше внутреннего квантового выхода, что обусловлено попюшением изнучення в полупроводнике, оптическими и электрическими потерями в соответствующих контактах. Несмотря иа конструктивные приемы, например, просветляющие открытия поверхности СИД, значение внешнего квантового выхода сосгаюыет -5%. Для полупроводниковых лазеров зто значение достигает 90%.

Параметры СНЦ могут также определяться вольтамперной н яркост-

26

27

конструктивно состоящий из источника шлучениа, приемника излучения и канала оптической связи между ними. Конструктивно оптрон объедн-

пает зти три основных элемента в один корпус (ряс.1).

Оцтрон использует электронно-оптический принпип получение,

передачи, обработки н хранения информации с помощью ансамбля алеглрически нейтральных фотонов. Это позволяет отметить следующие

отличительные особенности оптронов:

° отсутствие влияния иаразитных связей н паводок входной цепи на

выходную цепь оптрона;

° возможность одновременной передачи большого количества оптических снпгалов с пересечением световых лучей без нх взаимного влия-

однонаправленность — от источннха к пряемннку оптоэлектронной

связи;

ионная гальваническая развязка входных я вьпгедиых цепей, а так;ке

возможность согласовамия высоковольтных цепей с низковольтными,

внзкоомных с аысокоомными;

высоков информативвость оптическою канала, позвоюпощая испоаь-

зовать амплитуду, частоту, фазу, поляршщию и модуляцию света юы

передачи информационною сигнала;

высокая помехозепгнщенность оптических сашей от магнитных н

электрических полей.

В качестве фотоизлучателя в оптроне используется полупровод-

пиковый светоизлучающий диод (СИД). В результате рекомбинации электронов и дырок в области р-н перехода происходит генерация фотонов (рис. 2). Частота рекомбииеционнаго излучения определжтся

шириной запрещенной зоны нолупроводника В и йт. Если длинна волны

Х излучения определяется вмял, а ширина запрещенной зоны Ез а зВ, то

существует соотяошение. й = 1.24)Е .

Рло.й. Вгергвщчаакаа вони р-ы перехода щм ояеувотвви (а) н ггрюзоы валрмнвни омеиевия (б). Е,,Е„- эов щ)о ощимз в валеишал эона; Б - ургь вень ФаРа! Е~ - щв)юцешвл эола; 4а 7 Ьа - потешпгнавявй барьер шщ влюшроаонг ~7, Щ. дщ дщхоц й.— зона реноибшюгвги

личеспю электронов на верхнем уровне значительно выше, чем на внжнем. В результате спонтаннопг г акта рекомбинации может возникнуть лавинообразвмй процесс генерации излучения.

В настоящее время широкое

распространение получили свето-

Распознанный текст из изображения:

ной харэхтернстнкамн. Последняя по существу представляет собой харэктернстшгу динамической неоднороцноспг нлн аясачбля генернрованных фотонов.

В качеспю детектора оптических синилов в оптроне применяется фотазлекгрнческнй прибор — фатоднод, использующий явление внутреннего фотоэффекта. Могут быть также использованы фототранзнсторы, фототнрнсгоры н лругяе приборы. Пря поглощении электрического излучения, энерпи кванта которого равна ширине запрещенной зоны ппчупроводннкового матернюша база фотодлода, происходят образо- ваннем электронно-дырочных пар. йл Е Если фотовозбужценне не носитен

лами заряда полаяает (напрнмер за Рнс. 3. Оптические переходы и зон-

счет днффузнн) в область действия

ной структуре полупроводника. Е„Е, - эона проводимости н ва- лши р-и перехода, то онн разделентнаа зона; Ел, Ея . Е»овпн лзютсэ па»ем Р-л пеРехода, потенакцепторов н доноров.

пнэльный барьер понижается н пря замкнутой внешней цепи будет проникать фототок пропорциональный интенсивности падающего излучения.

Светодиоды предстаюиют собой огпнческнй тракт, соглинвюшнй азлучателн с фотоприемниками. Олновременно они яюиютсв устройством управления динамическими неоднородностями, несущими лнформацнонаый снгнач. В качестве оптического тракта может свужать воздушный нромежуп»к между расположенными напротив излучателем и приемником излучения нли оптическое «олокно, оптический мнкроволновод. В последнем случае возможно любое конструкпшное расположение ншуча- тела н приемника излучения.

Оптрон харюгтернзуется рядам параметров. Казффнцлент передачи

тока представляет собой отношение фототока в фатодноде 14 к току 23

светодиода К = УЭД,. Эта характеристика яюиется «ркостной характерис-

тяпой светодиОда.

Инерцнонность оптрона в импульсном режиме характерпзуетсз временем включения н выключения Г,, г,, а также граничной частотой ум

Важной характеристикой оптрона яюиется зависимость вентнльного

напряженая П, на фотолноде от тока светодиода без подачи внешнего

панряженпя на фстопрнемник.

Содержвнпе элланыв

1. Исследование пороговых харэхтернстнк светонзлучающнх плодов на Пайз, Пар, 5(С. Сннмвте ВАХ этих диодов'подав прямое смещенне

на светодиоды, определите пороги зажигания светояяодов. Объясните

коррюицню цвета излучения диодов с шнрнной запрещенной зоны: (Еа(баде) = 1,35; Ез(Ппр) = 2,3; Ея (5(С) =2,8)

.Е. Снимите ВАХ излучающих диодов У, =ЯПс) прн У, < 15 мА.

3. Снимите передаточную характеристику уе = Я,) оптрона на Плйз излучателе н 51 фотодиоде. Спалите заввснмость вентнльного напря-

женил Е, = ЯГ,) при У» < 15 лА н йн= »». Объясннте фнзнческнй смысл этих заэнснмосюй.

4. Снимите зависимость П -Дйн) для оптопары бю(я-Я црн У. =1 жА,5 лА, 10 лА.

5.' Определите инерционность оптрона в импульсном режиме н определите граничную частоту.

Методпчесппе указввнв.

Порог зажниння определите визуальна по светящемуся дполу. Все

характернспкн снимайте по приведенным на стенде схемам.

гэ

Распознанный текст из изображения:

Отчет дслнен содериать используемые схемы измерений и снятые в

пропессе работы характеристики.

Литература

1. Ю.А. Носов. Опгозлехтраника. -Мс Советское радио, 1977.

СОДИРжАИИЛ

Лабораторны работа Ф-! Расчет микроэлектронных линий задержки на ПАВ

Лабораторны работа Ф-2 Исследование акустозлектронного фильтра ....,.....................,.......,

Лабораторны работа Ф-3 Исследование пропесса передачи зарыового пакета в ПЗС структурах ..........,.....,............................... Лабораторная работа Ф-4 Изучение эапомниыолгеш элемента иа ЦМД н топологии его злсментов......................................,.............,. Лабораторного работа Ф вЂ” 5 Исслсдсвалне характеркстик оптранов .......,.....................,.......,...................................,...................

зз