Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Для Теста.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.19 Mб
Скачать

Раздел 5.3

Сборка микромодулей.

Тема 6. Сборка и монтаж радиоаппаратуры на микросхемах.

Содержание:

Раздел 6.1. Микросхемы.

Интегральная микросхема – это конструктивно законченное микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования информации, содержащее некоторое количество электрически связанных между собой электрорадиоэлементов (транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов и т.д.), изготовленных в едином технологическом цикле. Микросхемы изготавливают групповым методом по материалосберигающей технологии, тиражирую одновременно в одной партии от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч микросхем. По конструктивно–технологическому принципу микросхемы делятся на три группы: полупроводниковые, пленочные и гибридные.

В полупроводниковой интегральной микросхеме все элементы и межэлементные соединения выполняются в объеме и на поверхности полупроводниковой подложки.

В пленочной интегральной микросхеме все элементы и соединения между ними выполняются в виде пленок. В настоящее время методом пленочной технологии изготавливают только пассивные элементы – резисторы, конденсаторы и индуктивности. В зависимости от толщины пленки и способа создания элементов пленочные микросхемы делят на тонко– и толстопленочные. К первому типу относятся микросхемы толщина пленки в которых не превышает 1 мкм, а толщина пленки в толстопленочной микросхеме составляет 10…70 мкм.

В гибридных интегральных схемах в качестве активных элементов используются навесные дискретные полупроводниковые приборы или полупроводниковые интегральные микросхемы, а в качестве пассивных элементов используют пленочные резисторы, конденсаторы, индуктивности и соединяющие их пленочные проводники.

По функциональному назначению микросхемы подразделяются на аналоговые и цифровые. Если микросхема предназначена для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретных функций , то она называется цифровой (логической). К аналоговым относятся микросхемы, предназначенные для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. В частном случае аналоговые микросхемы для преобразования и обработки сигналов, изменяющегося линейно, называют линейными.

Показатель сложности микросхемы является степень интеграции K, которая характеризует число содержащихся в ней элементов и компонентов N:

()

где K округляется до ближайшего большего целого числа.

По степени интеграции микросхемы делятся на:

малые интегральные схемы (МИС) – это схемы 1…2 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько видов функциональных аналоговых или логических элементов (логические элементы И, ИЛИ, НЕ, триггеры, усилители, фильтры и т.д.);

средние интегральные схемы (СИС) – схемы 2…3 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько одинаковых функциональных узлов электронных устройств (регистр, дешифратор, счетчик, постоянно запоминающие устройство);

большие интегральные схемы (БИС) схемы 3…4 степени интеграции, в состав которых входят один или несколько функциональных устройств (арифметико–логическое устройство, оперативное запоминающие устройство и т.д.)

сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) – это интегральные схемы 5…7 степени интеграции, представляющие собой законченные микроэлектронные изделия, способные выполнять функции аппаратуры (однокристальные ЭВМ, микропроцессоры).

Табл. 1.

Классификация полупроводниковых микросхем по уровню интеграции

Уровень

число элементов и компонентов в одной микросхеме

интеграции

Цифровые микросхемы

Аналоговые

на МДП транзисторах

на биполярных транзисторах

микросхемы

МИС

 100

 100

 30

СИС

100…1000

100…500

30…100

БИС

1000…10 000

500…2000

100…300

СБИС

 10 000

 2000

 300

Наибольшей степенью интеграции обладают полупроводниковые микросхемы, затем тонкопленочные и, наконец толстопленочные и гибридными. Классификация полупроводниковых микросхем по уровню интеграции представлена в табл. 1.

Логические микросхемы на основе биполярных транзисторов по схемотехническому и конструктивно–технологическому исполнению разделяют на типы:

– резистороно–транзисторная логика (РТЛ) и ее модификация (с непосредственной связью, с емкостной связью и т.д.);

– транзисторно–транзисторная логика (ТТЛ) и ее модификация ( ТТЛ с диодами Шотки (ТТЛШ));

– эмиттерно–связанная логика (ЭСЛ);

– интегральная инжекционная логика (И2Л);

– инжекционно–полевая логика (ИПЛ).

Логические микросхемы на МДП транзисторах подразделяются на:

p–канальные (p–МДП);

n–канальные (n–МДП);

– комплементарные на взаимодополняющих p и n–канальных транзисторах (КМДП).

В настоящее время промышленность выпускает множество серий интегральных микросхем. Каждая из этих серий характеризуется следующими параметрами: быстродействие (задержка переключения); потребляемая мощность, произведение мощности на время задержки, запас помехоустойчивости, коэффициент разветвления по выходу, требования к напряжению питания, диапазон рабочих температур, плотность размещения элементов на кристалле, степень интеграции, стоимость и др. Сведения об этих характеристиках приведены в табл. 2.

Параметр

Биполярные

МДП

ТТЛ

ТТЛШ

ЭСЛ

И2Л

p-МДП

n-МДП

КМДП

Диапазон рабочих температур для общепромышленных серий, С

0…70

0…70

0…75

0…70

0…70

0…70

–40…+85

Напряжение питания для общепромышленных серий, В

5

5

–5,2

1,5

–10

5

3…15

Запас помехоустойчивости (наихудший), В

0,5

0,3

0,17

0,1

Зависит от процесса производства

0,3U

Коэффициент разветвления по выходу

10

10

25

1

20

25

50

Потребляемая мощность на логический элемент, мВт

10

20

25…50

50 мкВт

0,5

0,1…

1,0

50 нВт, статическая, зависит от частоты

Задержка переключения на логический элемент, нс

10

3

0,5…

2,0

10

100

1…10

10…50

Произведение мощность–задержка, пДж

100

60

25

0,5

50

0,7…

10

Зависит от частоты

Интегральная плотность логических элементов, мм2

15

15

15

100

100

150

70

Число ЭРЭ в логическом элементе на два выхода

9…12

14

10…12

3…4

3

3

4

Табл. 2.

Значение рабочих параметров элементов цифровых микросхем