2.8 Интегральные микросхемы. Виды, технологии.

ЭРЭ – электронный радиоэлемент.

Дискретный ЭРЭ – электронный радиоэлемент выполненный по самостоятельной технологии в отдельном корпусе.

Функциональный узел – законченная электрическая схема, готовая к выполнению тех или иных электрических преобразований.

Плотность упаковки - число ЭРЭ в единице объема схемы.

Традиционная задача электроники – миниатюризация электронной схемы.

Интегральная технология – это технология изготовления законченных функциональных узлов в объеме одного кристалла.

Микросхемы изготовленные по этой технологии называется интегральной микросхемой.

По технологии изготовления различают:

1. Полупроводниковые ИМС, имеют активную подложку, т.е. активные элементы (транзисторы) теми или иными способами (диффузия под воздействием лазерного облучения) вносятся в подложку соединения, осуществляют по поверхности сигнала с помощью напыления проводящих дорожек. Изготовленный таким образом функциональный узел помещают в общий защитный корпус.

2. Гибридные ИМС имеют пассивную диэлектрическую подложку, соединения наносятся напылением, активные элементы наслаиваются на поверхность кристалла.

По числу элементов в микросхеме (степень интеграции) различают:

1. Малые ИМС (от 10 до 100 активных элементов)

2. Средние ИМС (от 100 до 1000 активных элементов)

3. Большие ИМС (от 1000 до 100000 активных элементов)

Микропроцессор – это центральный процессор ЭВМ, изготовленный по интегральной технологии, он имеет сходную структуру при различных модификациях ЭВМ.

По характеру выполняемых операций различают:

1. Цифровые ИМС – выполняют логические и арифметические операции.

2. Аналоговые ИМС осуществляют обработку аналоговых сигналов.

Наибольшее распространение имеют следующие виды ИМС: ТТЛ - микросхемы транзисторно-транзисторной логики на биполярных транзисторах; ЭСЛ - микросхемы эмиттерно-связанной логики на биполярных транзисторах; МОП (или МДП) - микросхемы на полевых транзисторах структуры металл - оксид-полупроводник (металл - диэлектрик- полупроводник); КМОП - микросхемы с симметричной структурой на полевых транзисторах р- и n-типа.

Причины перехода от аналоговых ИМС к цифровым:

1. Помехозащищенность информации, т.е. зона чувствительности между 0 и 1 большая.

2. Применяются различные программные средства по обработке информации.

3. Алгорифметическая помехозащищенность.

4. Легко обрабатывать информацию.

2.9,10 Схемы включения транзисторов

Применяют три основных схемы включения транзисторов. В этих схемах один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Соответственно эти схемы называют схемами с общей базой, общим эмиттером, и общим коллектором.

Схема с общим эмиттером (ОЭ).

Я вляется наиболее распространенной т.к. дает наибольшее усиление по мощности.

Рис.1. Схема включения БТ с общим эмиттером.

Коэффициент усиления по току каскада представляет собой отношение амплитуд выходного и входного переменного тока: k_i=I_m.вых/I_m.вх =I_m.к/I_m.б

Составляет обычно десятки.

Усилительные свойства транзистора при включении его по схеме с ОЭ характеризует статический коэффициент усиления по току (коэффициент передачи тока) для схемы с ОЭ – . Его определяют в режиме без нагрузки (R_н = 0).

Кроме усиления по току схема обеспечивает и усиление по напряжению, т.к. входное напряжение U_бэ не превышает десятых долей вольта, а выходное напряжение при достаточном сопротивлении нагрузки и напряжении источника Е₂ составляет десятки вольт. Каскад по схеме ОЭ при усилении переворачивает фазу напряжения, т.е. между выходным и входным напряжением есть фазовый сдвиг 180.

Схема с общей базой (ОБ).

Р ис.2. Схема включения БТ с общей базой.

Схема имеет значительные недостатки, но иногда применяется вследствие хороших частотных и тепловых свойств.

Коэффициент усиления по току всегда меньше 1:

k_i=I_m.к/I_m.э<=1 Коэффициент усиления по напряжению такой же, как и в схеме с ОЭ:

k_u=U_кб /U_эб Для схемы с ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует.

Схема с общим коллектором.

Р ис.3. Схема включения БТ с общим коллектором.

Уравнение входного напряжения для данной схемы:

U_вх=U_бэ+U_вых

т.к. U_бэ<<U_вых, то коэффициент усиления по напряжению этой схемы:

k_u=U_вых/U_вх=U_вых/(U_бэ+U_вых)<=1

Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с ОЭ:

k_i=I_э/I_б=I_к/I_б+1 Фазового сдвига между выходным и входным напряжением нет.

У полевых транзисторов схемы включения такие же как у биполярных транзисторов – с общим истоком (ОИ) (аналогично ОЭ), общим стоком (ОС) ( аналогично ОК), общим затвором (ОБ).