Технология «кремний на сапфире»

1. Берётся пластина сапфира. /Сапфир и кремний имеют одинаковую кристаллическую решётку, поэтому можно проводить эпитаксию/. Сапфир – очень хороший изолятор.

2. Наращивается слой Si толщиной в 10…15 мкм

3. Методом фотолитографии в Si травятся сквозные канавки

Недостаток – рельефность получаемой структуры.

§3.3 Элементы интегральных схем

[1] Многоэмиттерный транзистор, который является основой ТТЛ /Транзисторно-Транзисторная Логика/.

Для борьбы с паразитными горизонтальными транзисторами эмиттеры разносят на большое расстояние – то есть делают для них слишком большую базу /10…15 мкм/, и благодаря рекомбинации электронов с дырками эти транзисторы перестают работать.

- обозначение многоэмиттерного транзистора /Эмиттеры можно изображать по разные стороны от базы/

[2] Многоколлекторный транзистор, который является основой ИИЛ /Интегрально-Инжекционная Логика/.

Представляет собой многоэмиттерный транзистор, используемый в инверсном активном режиме. Необходимо, чтобы степень легирования была больше, чем у базы. База должна контактировать сn⁺ для увеличения /инверсное/.

- обозначение многоколлекторного транзистора

[3] Транзистор с барьером Шотки, который является основой ТТЛШ.

Коллекторный переход зашунтирован диодом Шотки.

Транзистор работает в нелинейном режиме.

,где

-статический

коэффициент передачи

тока базы

- ток базы насыщения

Переключение транзистора происходит не мгновенно,а аз время рассасывания неосновных носителей в базе. Для уменьшения времени необходимо не допускать режим насыщения. Для этого служит диод Шотки.

[4] Интегральные диоды

Вкачестве диодов используются эмиттерные и коллекторные переходы транзисторов.

[5] Интегральные стабилитроны

Используется эмиттерный переход транзистора /=6В/ или следующая структура:

[6] Резисторы

Или ёмкость p-n-перехода или следующая структура:

металлизация

n⁺

p

n

n⁺

[7] ПИНЧ-резистор /сжатый/

Имеет нелинейную ВАХ. Сходство с полевым транзистором.

Тема 4 – Усилительные устройства

§4.1 Основные характеристики и параметры усилителей

В электронике усилителем называют устройство, предназначен­ное для увеличения мощности электрических сигналов. Увеличение мощности сигнала в усилителях происходит за счет энергии источни­ка питания. С позиции теории электрических цепей усилитель пред­ставляет собой управляемый источник (рис.1), выходная мощность которого превышает входную.

Основные параметры усилителя:

• коэффициент усиления по напряжению

• коэффициент усиления по току

• коэффициент усиления по мощности

• входное сопротивление

• выходное сопротивление

где,

U_ВХ – напряжение на входе усилителя;

U_ВЫХ – напряжение на выходе усилителя;

I_ВХ – входной ток усилителя;

I_ВЫХ – выходной ток усилителя;

P_ВХ – входная мощность усилителя;

P_ВЫХ – выходная мощность усилителя;

U_ВЫХ(R_Н=∞) – напряжение на выходе усилителя в режиме холостого хода;

U_ВЫХ(R_Н) – напряжение на выходе усилителя при заданном со­противлении

нагрузки R_Н ≠ ∞;

I_ВЫХ(R_Н) – выходной ток усилителя при заданном сопротивле­нии нагрузки R_Н≠∞.

В реальных усилителях указанные параметры являются ком­плексными величинами и зависят от частоты f. Зависимость модуля комплексной величины от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой. Зависимость аргумента комплексной величины от частоты называют фазочастотной характеристикой.

В усилителях наибольший интерес представляют амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики коэффициента усиления по напряжению соответственно K_U(f) и φ(f). В идеальном усилителе (т.е. в усилителе, не вносящим искажения в усиливаемый сигнал) модуль коэффициента усиления по напряжению должен оставаться постоянным во всем диапазоне частот от нуля до бесконечности, а фазочастотная характеристика должна иметь вид прямой линии (рис. 2). В реальных усилителях диапазон рабочих частот ог­раничен сверху или снизу.

В зависимости от вида амплитудно-частотной харак­теристики (рис. 3) различают:

• усилители постоянного тока (УПТ)

• усилители переменного тока

• избирательные усили­тели

Диапазон рабочих частот (полоса пропускания) усилителя постоянного тока простирается от 0 до f_B, на которой коэффици­ент усиления уменьшается в √2 раз по сравнению с коэффициентом усиления в области средних частот:

Частоту f_В называют верхней граничной частотой усилителя.

В усилителях переменного тока полоса пропускания ограничена как сверху, так и снизу. Частоту f_В, на которой K_U(f_Н)=0,707 K_U(f_CP), называют нижней граничной частотой усилителя.

	Усилитель постоянно­го тока. Полоса про­пускания ограничена.
	Усилитель переменно­го тока. Полоса про­пускания ограничена как сверху, так и снизу.
	Избирательный усили­тель. Усиливает в узкой полосе частот.

Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики усилителей

Избирательные усилители усиливают сигналы лишь в узкой по­лосе частот, что достигается с помощью RC- или LC-цепей. В послед­нем случае избирательные усилители называют резонансными.

Вследствие неидеальности амплитудно-частотной характеристи­ки амплитудные соотношения спектральных составляющих сигнала на выходе и входе усилителя будут отличаться. Изменения формы негармонического сигнала, вызванные этой причиной, называют час­тотными искажениями.

Неидеальность (нелинейность) фазочастотной характеристики приводит к изменению фазовых соотношений спектральных состав­ляющих в выходном сигнале усилителя. Вызываемые этой причиной изменение формы негармонического колебания называют фазовыми искажениями.

Для частотных и фазовых искажений используют также обоб­щающий термин - линейные искажения, поскольку они присущи линейным цепям, содержащим реактивные элементы. Отметим, что линейные искажения изменяют амплитудные и фазовые соотношения спектральных составляющих сигнала, но не изменяют спектральный состав сигнала. Линейные искажения приводят к изменению формы сложных сигналов, но не изменяют форму гармонического колебания.

Для оценки линейных искажений, возникающих при передачи импульсных сигналов, используетсяпереходная характеристика усилителя.

Переходная характеристика в идеальном усилителе.

t_н– время нарастания;

t_з– время задержки;

 - амплитуда выброса.

В реальных усилителях переходная характеристика имеет апериодический или колебательный характер.