Конденсаторы в п/п технологии

Обратно включенные p-n переходы биполярного транзистора или емкость З-К полевого транзистора с изолированным затвором.

Недостатки конденсаторов на основе p-n перехода биполярного транзистора:

1) Работают при определенной полярности включения;

2) Малая удельная емкость (0,2 мкф/см²);

3) Емкость зависит от приложенного напряжения.

Гибридные интегральные микросхемы (ГИС)

(см. «Классификация микросхем»)

Различают 2 вида ГИС по толщине пленки:

1) Тонкопленочные;

2) Толстопленочные.

Тонкие пленки (1-2 мкм) изготавливают вакуумным напылением.

Толстые пленки (от нескольких мкм до сотен мкм) изготавливают нанесением пасты с последующим вжиганием.

Применяемые материалы для пленок:

1. Проводники – серебро, алюминий, золото;

2. Резисторы – тантал, хром и их сплавы;

3. Конденсаторы тантал - оксид-тантал;

4. Катушки индуктивности – до 3 мкГн – выполняют в виде спирали Архимеда.

Особенности ГИС по сравнению с п/п:

1) Сравнительно большие размеры, большее потребление энергии;

2) Проще конструкция, простота проектирования и изготовления, меньше стоимость, следовательно, процент годности 60-80%

3) Большой выбор материалов позволяет изготовить микросхемы с заданными параметрами.

Особенности БИС, СБИС:

1) многослойные соединения позволяют из одного и того же базового кристалла, в котором создано большое число одинаковых элементов, меняя топологию металлических соединений можно создавать различные по функциональным возможностям БИС, СБИС.

2) При создании БИС и СБИС широко применяют функционально интегрированные элементы, которые делятся на три группы:

a) совмещение областей различных активных элементов

b) совмещение пассивных элементов с базовыми или коллекторными областями транзистора.

c) Совмещение областей транзистора с различной структурной проводимостью.

Например:

Кроме БИС функции, которых определяются схемой межэлементных соединений (жесткая логика) создаются также комплекты БИС функции которых задаются программой (мягкая логика), такие комплекты называют микропроцессорными комплектами.

Универсальность микропроцессорного комплекта определяется количеством машинных команд, которые они выполняют.

Что дает применение БИС

1) Увеличение функциональных возможностей аппаратуры. Саморемонт – т.е. создаются резервные блоки и при обнаружении ошибки (неисправности) отключается неисправный блок и включается резервная часть.

2) Уменьшается количество паяных соединений, следовательно, многократно возрастает надежность аппаратуры.

3) Уменьшение габаритов, массы, энергопотребления.

Тема 2.2 Функциональная микроэлектроника

1. Пьезоэффект, пьезоэлемент, кварцевый резонатор, пьезодатчики. Пьезоэлектрический трансформатор (ПЭТ)

2. Магнитодиод

1.1880 г. Ученые П. и Ж. Кюри исследовали пьезоэффект.

Различают прямой и обратный пьезоэффект.

Прямой пьезоэффект при деформации пластины из пьезоэлектрика на ее противоположных гранях появляется разность потенциалов.

Обратный пьезоэффект – в переменном электрическом поле пьезоэлектрик деформируется т.е. его размеры меняются.

Примеры пьезоэлектрика:

Кварц; Сегнетова соль; титанат бария.

Пьезоэлектрики – это вещества, в которых наблюдается пьезоэффект.

Пьезоэлемент – это плоский конденсатор на основе пьезоэлектрика.

УГО

Основное свойство пьезоэлементов:

Пьезоэлементы в электрической цепи ведут себя как колебательный контур с очень высокой добротностью. (Q может доходить до 10⁶)

Эквивалентные схема пьезоэлемента.

Применение пьезоэлементов:

1) Кварцевый резонатор – это пьезоэлемент на основе кварца. Кварцевый резонатор кроме гигантской добротности обладает высокой стабильностью собственных колебаний, поэтому кварцевые резонаторы применяются в цепи обратной связи автогенератора для стабилизации частоты.

2) Пьезоэлектрические датчики. Пьезодатчики применяются как датчики температуры, давления, перемещения, ускорения, пьезомикрофоны.