Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 154
Текст из файла (страница 154)
4.23, г). В очередном цикле технологических процессов предусмотрено травление окисла, снятие фоторезиста, химическая обработка перед процессом металлизацни алюминием. Пятая фотолитография проводится с целью формирования металлических контактов к линейному, нелинейному и базовому контактам [рис. 4.23, д).
Процессы травления алюминия, снятие фоторезнста, химическая обработка предваряют процесс вжигания алюминиевых токопроводящих дорожек. Контакты имеют размеры 50х[00 мкм, их удельное сопротивление составляет 2 Ом2' . После этого следуют циклы химической обработки н, наконец, последняя шестая фотолитография [рис. 4.23, е). Очередные циклы травления, снятия фоторезиста, химической обработки и термообработка при 300 'С. После проверки ВАХ проводится термокомпрессионная обработка. Пластины отмываются, скрайбируются и развариваются в корпуса.
Тестирование приборов проводится при напряжении [/,0 > 50 В, б';ь ж 20 В. На рис. 4.23,.2к представлены корпусированные БИСПИН-приборы, в центре которых просматриваются кристаллы. На их основе созданы различные типы датчиков с частотным выходом; оптоэлектронные преобразователи, преобразователь типа "аналоговый сигнал — количество импульсов", измеритель световых, магнитных потоков. Значительный интерес представляют датчики различных физических параметров, решн2зованные на БИСПИН-приборах.
В этом случае резко повышается точность измерений, появляется возможность передачи данных по ра лиоканалу. На основе БИСПИН-приборов разработаны датчики для дистанционного кон. троля в системах экологического мониторинга. На рнс. 4.24 приведены температурно-частотные зависимости датчиков температуры па основе БИСПИН-приборов при различных значениях тока в подложку / и напряжении смещения 6,3 В. Наблюдается линейность в диапазоне температур от — 60 до ь 80 граду сов.
Оценки показывают, что в этом случае возможно получение точности измерени" температуры порядка 1О" градуса. Частотный выход датчиков на основе БИСПИН-приборов позволил создать на их осип~ ове комплект интеллектуальных датчиков для экологического мониторинга. Частотный вь- выход БИСПИН-структур позволяет на их основе реализовать передачу телеинформации по ралиоканалу. На этом принципе реалиюааны датчик магнитного поля, измеритель мо мощности световых потоков, датчик температуры с использованием термистора и др.
Следует заметизь, что вся эта схема может быть реализована в виде одной интегральн ной схемы. Одновременно можно разместить несколько датчиков для контроля нескольки ких 4. Функциональная полупроводниковая электроника физических величин. Реально встроить схемы автоматического переключения каналов, адаптации к изменению эксплуатационных условий, схем промежуточной обработки информации. Такие конструкции получили название ггтглгезлеклгуальные датчики (сен- соры). б) Сг 091199 159' 65 Сгг6.61 112 С105НВ тСО С16 ЬОО йр 9 91К С1 10й Н МОПО й9 К12 5КТ 159 62 94 й5 15К1 510 510 й15 ио 01 1СВ Т12 ~04 тн Т5 Т5 Н4с19и15 й1830Н Кррз й11 15К , ги 2 112 ТС5 ч 049 625 5 тн й25 ск Ю51 ю мо 612 йи 5 109 ЬП 1К5 е) 4.2.5. Приборы на волнах пространственного заряда В континуальных средах, представляющих собой тонкие слои полупроводников и обла- лающих отрицательной объемной дифференциальной проводимостью (ОДП), при опре- деленнык условиях возбуждаются волны пространственного заряда (ВПЗ).
Рис. 4.24. Схема датчика температуры на БИСПИ) Ьпрнбсре (а) и его температурно-частотные зависимости (б) н схема телеканала передачи данных (е) 11 14 61 йг 66 190 ВЛ ИО 16 н 19 15 5 йго,Н 2Вк~ сс ггь ! 62 КЮ сч ВНВ йгр С1 4 1Н5 !"' 100 15 1К5 Часть !)у, Функциональная электроника 7(8 в) Рис. 4.25. Схема процессора на ВПЗ для усиления и фильтрации сигналов (в) и вго частотная характеристика (б) Максимальный выходной сигнал будет наблюдаться в том случае, если все парциальные ВПЗ придут на выходной электрод синфазно. Геометрия ВШП такова, что расстояни~ между соседними штырями должно быть равно половине длины ВПЗ х; тогда частот~ определяется соотношением гоп = я р'о(г(, где !'о — скорость волны. Такой процессор одновременно выполняет функцию фильтра 5! П Х характеристикой вида — , причем х с амплитудно-частотной ()у ! А Такие волны по существу являются динамическими неоднородностями, обладающими уникальными свойствами з скорость волн близка к скорости дрейфа электронов (- ! О' мгс)! С) величина и направление скорости ВПЗ легко управляемы за счет изменения величины и направления статического электрического поля, приложенного в плоскости полу проводникового слоя; 0 ВПЗ могут эффективно усиливаться, слабая дисперсия скорости позволяет организо вать когерентное многоволновое взаимодействие со средой.
Это явление положено в основу нового класса приборов. Следует особо подчеркнуть, что технология создания континуальной среды, а также приборов на основе ВПЗ вполне со вместима с технологией микроэлектроники. Конструкция одного из процессоров, выполняющего функции усилителя и фильтра, приведена на рис. 4.25. Континуальной средой такого устройства является тонкий слой ПаАз и-типа проводимости, Возбуждение ВПЗ осуществляется многоэлементным преобразователем, выполненным в виде встречно-штыревого преобразователя (ВШП).
Динамические неоднородности в виде ВПЗ, генерируемые каждым из электродов ВШП, распространяются к детектирующему ВШП и наводят в нем электрический сигнал. Этот сигнал пропорционален суммарному значению переменных составляющих концентрации электронов. Другими словами, электрический сигнал с детектора равен сумме всех парциальных ВПЗ, возбужденных каждым из электродов. 4. Функциональная полупроводниковая электроника 719 где гà — число штырей ВШП (рис.
4.25, 6), Подавление побочных максимумов можно осуществить путем аподизации ВШП подобно тому, как это рассматривалось в акустоэлектронных устройствах. Другим примером процессора на ВПЗ является конвольвер сигналов СВЧ-диапазона. В этом процессоре используется нелинейное взаимодействие ВПЗ. Конвольвер представляет собой многослойную сэндвич-структуру (рис. 4.26). Две континуальные среды, отличающиеся степенью легирования и скоростью дрейфа волн пространственного заряда, расположены одна над другой и разделены тонким слоем диэлектрика. ! Рис.
4.26. Монолитный конвольер на ВПЗ На входные электроды прибора подаются сигналы в СВЧ-диапазоне. Генерируемые электродами динамические неоднородности в виде ВПЗ распространяются в смежных континуальнык средах, Суммарная толщина полупроводниковых слоев и разделяющих их пленок диэлектрика меньше характерной длины ВПЗ н поэтому волны, распространяющиеся в континуальных средах, эффективно взаимодействуют. Результатом их взаимодействия является результирующий сигнал, описываемый соотношением ~Чг) = А~ у'(г)(р(г ь тт)гИ, где А — размерный коэффициент; т — множитель, определяемый относительной разностью скоростей дрейфа в двух континуальных средах.
Если две ВПЗ движутся в противоположных направлениях, то можно получить классическое преобразование — операцию свертки сигналов: иВ)=.АГ) уГГуЕВ-туут. Интервалы интегрирования определяются временем прохождения волны в приборе. Помимо процессоров на Вг)З можно реализовать устройства памяти аналоговых сигналов. На рис. 4,27 представлено устройство хранения аналоговых сигналов в СВЧ-диапазоне. Область хранения сигнщюв представляет собой эквидистантную систему хранящих электродов, связанных с шиной хранения через емкости.
В режиме записи напряжение на шину хранения не подается. Хранящие затворы находятся под плаваюцяим потенциалом и мало влияют на условия распространения ВПЗ в пролетной области. В этом случае реализуется режим широкополосного усилителя бегущей волны. Часть Лl. Функциональная электроника 720 В режиме хранения на шину лопается импульс хранения отрицательной полярности такой амплитуды, чтобы обедненные области под "хранящими" электродами полностью сомкнулись. В этом случае в пленке образуются изолированные области — кириллы, содср. жашие динамические неоднородности в виде зариповых пакетов, Наличие или отсу~стане зарядовых пакетов свидетельствует о наличии битов хранимой информации; ВПЗ в этом случае как бы замораживаются в среде.
Положительный потенциал с выхода устройства может быть снят. Рие. 4.27. Запоминающее устройства аналоговых сигналов В режиме воспроизведения сигнала на сток подастся положительное тянущее напряжение, снимается отрицательный потенциал с шины хранения. Происходит размораживание зарядовых пакетов, а затем их детектирование на электроде. Помимо одномерно~о рассмотрения процесса распространения ВПЗ исследованы двумерные явления. Управляя ВПЗ в заданной плоскости, созданы различные конструкции процессоров сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
