Гусев - Электроника (944138), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Токи утечки, вызванные обратным током запертого ри -перехода, зависят от температуры подложки и отдельных компонентов ИС. Лучшие резулыаты могут быть получены при изоляции компонентов с помощью пленки %0 . При этом пробивное напряжение увеличивается. а токи утечки и емкость уменьшаю1ся. Технология выполнения подобной изоляции сводится к следующему.
на подложке с помо1пью фотолитографии и травления выполняют углубления. Затем поверхность окнсляют, получая слой диэлектрика %0,, и наращивают на нем эпитаксиальную пленку электропроводности и -типа. После этого пластину шлифуют до слоя ЯОз. При этом эпитаксиальные островки останутся только в лунках, образовавшихся при травлении. Получают изолированные карманы с электропроводностью п-типа 1рнс. 2.52,6), в которых формируют соответствующие компоненты. При изготовлении большинства типов интегральных монолитных ИС используют планарно-эпитаксиальную технологию, которая сводится к такой последовательности операций: на подложке кремния с электропроводностью р-типа выращивают эпитаксиальную пленку с электропроводностью п-типа, которая является коллекторной областью транзисторов, частью резисторов, диодов и конденсаторов; затем поверхность окисляют до получения пленки толщиной 0,3 — 0,7 мкм; на окисленную поверхность с помощью фотолитографии наносят требуемый рисунок и производят селективное травление окисла для вскрытия окон.
После этого проводят разделительную диффузию примесей бора; наносят рисунок баз транзисторов, резисторов, конденса1оров. элементов диодов и производят селективное травление окисла; проводят диффузию примесей бора. при которой образуются области без транзисторов, резисторов, конденсаторов н т. д.; наносят рисунки эмиттеров транзисторов, элементов диодов, конденсаторов и производя1 селективное травление оксида; проводят диффузию примесей; наносят рисунки выводов и производят селективное травление; производят вакуумное напыление пленки алюминия; производят селективное травление алюминия по требуемому рисунку соединений: выполняют разрезку пластины на отдельные интегральные схемы, размеры которых зависят от их сложности (порядка 0,5 х 0,5 — 2,5 х 2,5 мм).
Технология изготовления ИС непрерывно совершенствуется. Так, при изготовлении аналоговых ИС широко применяется ионная имплантация. обеспечивающая хорошее дозирование и введение примесей на заданную глубину. Развивается технология ИС, выполняемых на основе арсенида галлия, у которо1'о подвижность носителей заряда в пять раз больше, чем у кремния, что будет способствовать созданию ИС большого быстродействия. Проводят.ся работы по использованию в качесгве подложек нитридов и карбидов, которые позволяют повысить рабочую температуру ИС. ГЛАВА 3 КОМПОНЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ 5 ЗЛ.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ О п т о э л е к т р о н и к о й называют научно-техническое на правление, в котором для передачи, обработки и хранения информа~ции используются электрические и оптические средства и методы. В оптоэлектронике свстовой луч выполняет те же функции управления, преобразования и связи, что и электрический сигнал в электрических цепях.
Устройства оптоэлектроники имеют ряд преимуществ перед чисто электронными устройствами. В них обеспечивается практически полная гальваническая развяка между входной и выходной цепями. Отсутствует обратное влияние приемника сигнала на его источник. Легко согласуются между собой электрические цепи с разными входными и выходными импедансами. Оптоэлектронные устройства имеют широкую полосу пропускания и преобразования сигналов, большое быстродействие и высокую информационную емкость оптических каналов связи (до 10' .- 10" Гц). В связи с тем что в оптической цепи носителями заряда являются электрически нейтральные фотоны, которые в световом потоке не взаимодействуют между собой, не смешиваются и не рассеиваются, на подобные цепи практически не влияют всевозможные помехи, вызванные электрическими и магнитными полями.
В электронных и электрических цепях, где носителями заряда являются электроны, имеющие определенный электрический заряд, всегда наблюдается «взаимодействие» носителей заряда с электрическими и магнитными полями, чСЛЕДСтВИЕ ЧЕГО ИНфОРМаЦИОННЫЕ СИГНаЛЫ ИСКажаЮ1СЯ. К недостаткам оптоэлектронных компонентов относятся: плохая временная и температурная стабильность характеристик; равнительно болыпая потребляемая элекгрическая мощность; чожности изготовления универсальных устройств для обоаботки информации; меньшие функциональные возможности по сравнению с интегральными микросхемами; жесткие требования к технологии изготовления.
Вследствие этого компоненты оптоэлектроники и электроники существуют не отрицая друг друга и каждый из них используется в той об.щсти, где применение его более целесообразно. ~4х Оптоэлектронными приборами называют устройства, излучающие и преобразующие излучение в инфракрасной, видимой или ультрафиолетовой областях спектра или использующие для своей работы электромагнитные излучения, частоты которых находятся в этих областях. В общем случае термин «оптоэлектронный прибор» характеризует устройство, в котором имеются элементы, обеспечивающие эенерирование оптического излучения, его передачу и прием.
Сейчас к оптоэлектронным устройствам также относят; полупроводниковые приборы и микросхемы, выполнякпцие функции устройств оптической переработки информации; устройства отображения информации; сканисгоры----устройства развертки изображений; единичные преобразователи электрических сигналов в оптические и наоборот — фотоизлучатели и фотоприемники. Для осуществления элементарного прсбразования в оптоэлектронике необходимо иметь управляемый источник света (фотоизлучатель), яркость свечения которого однозначно определяется электрическим сигналом, а также фотоприемник, сопротивление или ЭДС которого зависит от его освегценности. Основным компонентом оптоэлектроники является «пара с фотонной связью», называемая о и т р о н о м.
Простейший оптрон представляет собой четырехполюсник, состоя)ций из трех элементов: источника света 1, световода 2 и приемника света 3 !рис. 3.1,а). В таких оптронах развязка между входом и выходом характеризуется только сопротивлением утечки цепи и составляет 10'з †10 Ом. Входной электрический сигнал в виде импульса или перепада входного тока возбуждает фотоизлучатель и вызывает световое излучение. Световой сигнал по световоду попадает в фотоприемник, на выходе которого образуется электрический импульс или перепад выходного тока. Внутренняя связь в оптроне данного типа †фотонная, а внешние - электрические.
Возможен также тип оптрона с электрической внутренней связью и фотоновыми внешними связями (рис. 3.1, б). Он служит для усиления световых сигналов или преобразования сигнала одной частоты в сигнал другой, например сигналов г ! ! ! 8хад ! ! Викс!) а) Рис 3.!. Структурная схема оптронов с внутренней фотонной связью !а) и с внутренней электрической связью (б) !49 невидимого инфракрасного излучения в сигнал видимого спектра. Фотоприемник ! преобразует входной световой сигнал в электрический. Последний усиливается электронным усилителем 2 и возбуждает источник све га 3, частота излучения которого может существенно отличаться от частоты входного сип шла. С помощью более сложных оптических и электрических связей удается получить оптроны с самыми различными свойст вами. $3.2.
УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА Источник. световой поток, или яркость, которого является однозначной функцией электрического сигнала, поступающего на его вход, называют управляемым источником света, Общими требованиями к управляемым источникам света оптоэлектронных цепей являются: стабильность и линейность характеристики преобразования, миниатюрность, малая потребляемая мощность, большой срок службы, высокая надежность, высокая эффективность, достаточно болыпое быстродействие, возможность изготовления в виде интегральных микросхем, возможность смещения спектральных характеристик в любую заданную часть рабочей области спектра, механическая прочность и технологичность.
В основе работы управляемых излучателей света лежит одно из следующих физических явлений: температурное свечение; излучение при газовой разрядке; зпектроянхминееиениия; индуцированное излучение. В некоторых случаях управляемый источник света может быть получен соединением двух оптических приборов, неуправляемого источника света с постоянным световым потоком и модулятора света, т, с, устройства, пропускная способность которого зависит от электрического сигнала, поданного на не1 о. Существующие излучатели только частично удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ней. Это существенно тормозит развитие оптоэлектроники.
г7а.ипы накапивання представляют собой вакуумированный баллон с вольфрамовой нитью накаливания. Они имеют широкий спектр излучения, который в основном лежит в инфракрасной области ~0,4 — -4 мкм), сравнительно инерционны и не позволяют работать на частотах вьппе ! 0 20 Гц. Временная стабильность параметров низкая В лампах накаливания достигаются высокие уровни освещенности. Они являются дискретными элементами, плохо сочетающимися с транзисторными и интегральными схемами. В качестве излучателей в настоящее время используют миниатюрные лампочки, например НСМ-9, НСМ-25. Ампер-яркостная характеристика НСМ-9 приведена на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
