Активні елементи
До активних елементів відносяться такі елементи в яких відбувається зміна підсилення перетворення чи регулювання сигналу.
До активних елементів відносяться:
1.Діоди
2.Транзистори
3.ІМС.
Напівпровідниковий діод - двоелектродний прилад, принцип дії якого базується на використанні явищ, що виникають між частинами монокристала напівпровідника з провідностями р- і n-типу.
Промисловість випускає різноманітні напівпровідникові діоди, які відрізняються властивостями, конструкцією та призначенням. Тому застосування діодів неможливе без знання їх класифікації, згідно з якою напівпровідникові діоди поділяють на такі групи:
за фізичними властивостями і призначенням - на випрямні, стабілітрони, варікапи, імпульсні і надвисокочастотні, тунельні та інші;
за вихідним матеріалом - на германієві, кремнієві, арсенідгалієві та ін.;
за конструктивно-технологічними ознаками - на точкові, площинні, мікроплощинні, планарні, дифузійні, епітаксіальні;
за основними електричними параметрами діоди певного призначення відрізняються допустимими струмами, напругами, потужностями тощо.
Для напівпровідникових приладів (у тому числі діодів) прийнята така система літеро-цифрових позначень.
l-й елемент - літера чи цифра, яка характеризує матеріал напівпровідника чи його сполуки: Г чи 1 - германій, К чи 2 - кремній, А чи 3 - арсенід галію, І чи 4 - індій.
2-й елемент - літера, що характеризує підклас приладів: Д - діод, Т - біполярний транзистор (П - польовий транзистор), В - варікап, А - надвисокочастотний прилад, ф - фотоприлад, І - тунельний діод, Н - некерований багатошаровий перемикаючий прилад (диністор), У - керований багатошаровий перемикаючий прилад (триністор), Ц - випрямні стовпи і блоки, Г - генератори шуму, Б - діоди Гана, К - стабілізатори струму, С - стабілітрони і стабістори.
3-й елемент - тризначне число, яке характеризує призначення чи електричні властивості приладу в межах підкласу.
Наприклад, діоди низької і високої частоти: 101...399 - випрямні, 401...499 - універсальні, 501...599 - імпульсні; варікапи: 101...999 - усі типи; фотоприлади: 101...199 - фотодіоди, 201...299 - фототранзистори.
· 4-й елемент - літера, яка характеризує різновиди технологічного типу: від А до Я.
Транзистор - це триелектродний прилад, принцип дії якого грунтується на використанні явищ, що виникають у тришаровій р-п-р- (чи п-р-п)- структурі з двома р-п-переходами.
Транзистор має три типи виводів - емітер, базу і колектор. Кожний із них виконує свою функцію.
Емітер (від лат. eтitto - випускаю) інжектує в ділянку бази неосновні носії. У базі (від грец. фундамент) неосновні носії частково рекомбінують, формуючи струм бази, а частина їх переходить у колектор. Слово колектор походить від лат. collector (складальник).
Коли транзистор ввімкнено так, як показано на рисунку, , він працює в режимі підсилення чи активному (робочому). На емітерний перехід транзистора (р-n-перехід між емітером і базою) подається пряме зміщення, тобто опір цього переходу (ділянка 1-2) буде незначним і невеликим буде потенціальний бар'єр). Це означає, що емітерний перехід інжектуватиме електрони в базу. Але назустріч потоку електронів спрямований потік дірок з бази в емітер. Тому частина електронів під час зіткнення з діркою рекомбінує, формуючи струм бази. Щоб зменшити кількість рекомбінуючих електронів, у ділянку емітера вводять більше донорів, ніж є акцепторів у ділянці бази і формують якомога тонку базу.
Якщо на колекторний перехід (р-n- перехід між базою і колектором) подають зворотне зміщення, опір переходу буде великим і отже, високим буде також потенціальний бар'єр Електрони бази „скочуються” з бар'єра і формують струм колектора. Чим тонша база, тим більшу частину вхідних у базу електронів захоплює колектор.
Виходячи з цього, можна стверджувати, що одним з основних параметрів біполярного транзистора, який характеризує його підсилювальні властивості, є коефіцієнт передачі емітерного струму.
Інтегральні мікросхеми
За принципами будови та технології виготовлення ІМС поділяються на такі основні типи:
напівпровідникові,
плівкові,
гібридні,
поєднані .
Напівпровідниковою інтегральною мікросхемою називають ІМС, яка має один кристал напівпровідника, в об’ємі і на поверхні якого спеціальними технологічними методами виконані всі елементи, міжелементні з’єднання і контактні площинки мікросхеми.
Кристал
напівпровідника являє собою частину
напівпровідникової пластини (заготівки
із напівпровідникового матеріалу), яка
використовується для виготовлення
напівпровідникових інтегральних
мікросхем.
Плівкова ІМС – це мікросхема, елементи якої виконані за допомогою різного типу плівок на поверхні діелектричної підкладки.
В залежності від способу формування плівок і пов’язаною з цим їх товщиною розрізняють тонкоплівкові ІС (товщина плівок 1-2 мкм ) та товстоплівкові ІС (товщина плівок від 10-20 мкм і більше). Ця технологія не дозволяє одержати активні елементи із задовільними параметрами, а тому плівкові ІС містять в собі тільки пасивні елементи (резистори, конденсатори).
Гібридною інтегральною мікросхемою називають ІМС, яка має діелектричну основу, пасивні елементи (R,C,L) на її поверхні виконують у вигляді одношарових або багатошарових плівкових структур, з’єднаних нерозривними плівковими провідниками, а напівпровідникові прилади (активні елементи), в тому числі ІМС та інші компоненти (мініатюрні конденсатори, резистори і індуктивності великих номіналів) розміщені на основі у вигляді дискретних навісних деталей.
До числа гібридних відносять також мікросхеми, які складаються з кількох кристалів, з’єднаних між собою і змонтованих в одному корпусі (багатокристальні ІМС).
В поєднаних ІМС активні елементи виконані в поверхневому шарі напівпровідникового кристалу (як в напівпровідниковій ІС), а пасивні нанесені за допомогою плівок на попередньо ізольовану поверхню того ж кристалу.
Мікрозбіркою називають мікроелектронні вироби, які складають з елементів, компонентів, ІМС та інших електрорадіоелементів, з’єднаних між собою певним способом для виконання певної функції, і розробляються конструкторами конкретної радіоелектронної апаратури, щоб покращити показники її в мініатюризації.
Із мікрозбірок компонують мікроблоки.