МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Еще в ламповый период развития электроники уделялось большое внимание уменьшению габаритных размеров, массы, потребляемой энергии ламп, повышению их надежности. С этой целью были созданы так называемые пальчиковые лампы, комбинированные лампы, миниатюрные лампы. Создание в 1948 г. транзисторов и последовавшее за тем широкое внедрение различных полупроводниковых приборов в электронную аппаратуру были громадным шагом вперед на пути решения проблемы. Однако аппаратура продолжала усложняться, появились устройства, содержащие сотни тысяч электронных полупроводниковых элементов, поэтому и габаритные размеры, и масса, и потребляемая энергия возрастали, а надежность уменьшалась. Потребовалось новое коренное решение конструктивно-технологических, схемотехнических, физических проблем, чтобы решить противоречие между непрерывно возрастающей сложностью электронной аппаратуры и уменьшением ее габаритных размеров, массы, стоимости, увеличения ее надежности. Эти решения привели к появлению новой отрасли электроники — микроэлектроники, которая охватывает проблемы разработки и применения новых электронных приборов— интегральных микросхем (ИМС).

Важнейшим понятием микроэлектроники является интегрализация, заключающаяся в получении максимального, числа функционально связанных электронных элементов и их соединений в едином комплексе технологических процессов и в едином конструктивном исполнении. Интегральной микросхемой называется микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов и кристаллов, которое рассматривается как единое целое.

Элементом интегральной микросхемы является часть этой схемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента. Выполнена она нераздельно от кристалла или подложки и не может быть выделена как самостоятельное изделие. Под электрорадиоэлементом понимают транзистор, диод, резистор, конденсатор.

Таким образом, интегральная микросхема обладает следующими особенностями:

1) состоит из множества элементов и выполняет определенную функцию — усиление, генерацию, выпрямление, отдельные логические операции или несколько функций. В этом, пожалуй, самое главное свойство ИМС. Ни один из рассматриваемых до сих пор нами приборов в отдельности не мог выполнять функций, например, усиления, генерирования и т. д. В то же время с помощью ИМС реализуются сложнейшие электронные устройства. Например, одна микросхема выполняет функцию микропроцессора, на основе которого строят микро-ЭВМ,

2) элементы интегральной схемы не являются дискретными: диоды, транзисторы, конденсаторы, резисторы и соединяющие их элементы составляют единое целое, собираются в едином технологическом процессе;

3) все элементы интегральной микросхемы заключены в один герметический корпус с выводами наружу всей схемы в целом.

Таким образом, новое в ИМС — не элементная база (транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, хотя и здесь внесены многие интересные усовершенствования), а сами принципы создания и соединения ранее существовавших элементов.

Анализ схемных решений или, как принято говорить, схемотехники ИМС требует знаний, которые были получены при изучении усилительных устройств, так как изучаются не отдельные элементы ИМС, а вся функциональная схема в целом, этим и объясняется то, что изучение ИМС начинается после того, как закончено изучение усилителей на дискретных элементах. Следует отметить, что основные положения, которые относятся к свойствам дискретных полупроводниковых приборов и усилителей, остаются в силе и для устройств на ИМС.