67. Оптрони, позначення, принцип роботи та будова. Переваги та недоліки оптронів. Їх застосування.

Оптрон, або оптопара, - це оптоелектронний прилад, що містить у собі конструктивно об’єднані й розміщені в одному корпусі джерело і приймач випромін. з певним видом оптичного й електричного зв’язку між ними.

Застосування: В електронних схемах оптрон виконує функцію елемента зв’язку, в одній з ланок якого інформація передається оптичним шляхом. Якщо між компонентами оптрона створити електричний зворотний зв’язок, то оптрон стає активним приладом, придатним для підсилення і генерування електричних і оптичних сигналів. Оптрони знайшли собі місце в застосуванні замість електрорадіокомпонентів, такі як імпульсний трансформатор, перемикач, змінний резистор та інші.

Будова резисторного оптрона: 1 – світлодіод;

2 – металевий корпус; 3 – фоторезистор;

4 – електростатич. екран

Джерело і приймач світла в оптроні мають бути спектрально узгоджені між собою.

Для одержання високої розв’язки виходу і входу використовують волоконні світловоди у вигляді нитки з прозорого діелектрика. Світловий промінь від джерела випромінювання потрапляє в торець світловоду, і після багаторазового відбиття від бічних стінок він виходить з іншого кінця світловоду, зазнавши малого гасіння.

Принцип дії: під дією вхідного сигналу (сигналу керування) змінюється інтенсивність світлового потоку від випромінювача, і це приводить до зміни внутрішнього опору фотоприймача (фотодіода), струму у вихідному колі та напруги, що знімається з навантаження RH. До основних параметрів оптрона належать:коеф. передачі - K=Uвих/Uвх; швидкодія - V; опір розв’язки - Rp >1012 Ом; ємність розв’язки - Cp~1014 Ф.

Переваги оптронів: 1. Можливість керувати високою напругою за допомогою низької напруги завдяки високій електричній ізоляції (Rp > 1012 Ом).2. Широка смуга пропускання (від постійної складової до гігагерців).3. Фізична і конструктивна різноманітність, широта функціональних можливостей.

Недоліки. До них належать висока споживана потужність, сильна температурна залежність характеристик, складність виготовлення, високий рівень власних шумів.Залежно від виду фотоприймача розрізняють діодні, резисторні, транз.ні, тиристорні оптрони.

а) діодний; б) резисторний; в) транз.ний; г) тиристорний

67. Основи мікроелектроніки. Основні поняття та визначення. Елементи конструкції інтегральних схем. Класифікація інтегральних схем. Позначення інтегральних схем.

Мікроелектроніка – це галузь електроніки, пов'язана з розробленням, виготовленням і експлуатацією мікроелект­ронних виробів.

Мікроелектронний виріб – електронний пристрій з високим ступенем інтеграції (об'єднання) електрорадіоелементів.

Інтегральна схема (ІС) – мікроелектронний виріб, який виконує певну функцію перетворення та обробки сигналів і має високу щільність упакування електрично з'єднаних елементів. З точки зору виготовлення і експлуатації ІС розглядається як єдине ціле і складається з елементів та компонентів.

Елемент ІС – частина ІС, що реалізує функцію будь-якого радіоелемента. Він не може бути відділеним від ІС як самостійний виріб і виконаний у кристалі ІС. Наприклад, елементами ІС є біполярні транз. і діоди у НП мікросхемах, плівкові резистори в гібридних мікросхемах.

Компонент ІС – частина ІС, яка реалізує функцію будь-якого електрорадіоелемента. Однак компонент є самостійним виробом, що виготовляється окремо від ІС і може бути відділений від ІС. Наприклад, біполярні транз. і діоди в гібридних ІС.

Напівпровідникова ІС – це ІС, у якої всі елементи і міжз’єднання виконані в об'ємі і на поверхні напівпровідникової пластини

Плівкова ІС - це ІС, у якої всі елементи і міжз’єднання виконані у вигляді різних плівок, нанесених на поверхню діелектричної підкладки.

Гібридна ІС являє собою комбінацію плівкових пасивних елементів і активних компонентів, розміщених на спільній діелектричній підкладці

Суміщена ІС  це мікросхема, в якій активні елементи розміщені в об'ємі Нп кристала, а пасивні, виготовлені за плівковою технологією, наносяться на попередньо ізольовану діелектриком поверхню Нп кристала (рис. ).

Елементи конструкціїї ІС.Корпус ІС – призначений для захисту ІС від зовнішніх впливів і для з'єднання із зовнішніми електричними колами за допомогою виводів. Разом із корпусними випускаються і безкорпусні ІС.

Підкладка ІС – заготовка, призначена для виготовлення на ній елементів гібридних ІС, міжз’єднань і контактних площадок.Напівпровідникова пластина  заготовка з Нп матеріалу, яка застосовується для виготовлення НП інтегральних схем (рис. поз. 1).

Кристал ІС, чіп – частина напівпровідникової пластини (прямокутник 5х5 мм), у об'ємі і на поверхні якої сформовані елементи ІС, міжз’єднання і контактні майданчики (рис. поз. 2).

Контактні майданчики – металізовані ділянки на підкладці або кристалі, призначені для приєднання до виводів корпуса ІС, а також для контролю її електричних параметрів і режимів (рис. поз. 3).

Мікроскладання – мікроелектронний виріб, який вико­нує певну функцію і складається з елементів, компонентів і інтегральних схем (корпусних і безкорпусних) з метою мікромініатюризації електронної техніки.

Мікроблок – мікроелектронний виріб, який, окрім мікроскладань, містить ще інтегральні схеми і компоненти.

Серія ІС – це сукупність ІС, які можуть виконувати різноманітні функції, але мають єдине конструктивно-технологічне використання і призначені для спільного застосування (напр., серія 133, серія 155, серія 140).

Класифікація ІС:

1. За технологією виготовлення ІС поділяють на: НП; плівкові; гібридні.

2. За функціональними призначеннями: аналогові (АІС); цифрові (ЦІС).

3. За ступенем інтеграції, який оцінюється показником k = lgNe,

де Ne – число елементів і компонентів у складі ІС:

• малої інтеграції: Ne ≤ 10, k = 1, 10 < Ne ≤ 100, k = 2;

• середньої інтеграції: 100 < Ne ≤ 1000, k = 3;

• великі інтегральні схеми (ВІС): 1000 < Ne ≤ 10000, k = 4;

• надвеликі інтегральні схеми (НВІС): 10000 < Ne ≤ 100000, k = 5.

4. За функціональними можливостями: універсальні; спеціалізовані.

5. За типом основного активного елемента: ІС на біполярних транз.ах;ІС на уніполярних транз.ах (МДН, КМДН).

6. За конструктивним виконанням: корпусні; без корпусні.

Система позначень ІС: 1-й елемент: 1, 5, 6, 7 – НП ІС; ТА 2, 4, 8 - гібридні ІС; 3 - інші (плівкові, вакуумні).

2-й елемент Означає порядковий номер розробки (точніше, даної серії). Може містити 2-3 цифри.

3-й елемент: ЛА – логічний елемент І – НЕ; ЕН – стабі­лізатор напруги; ТВ – JК тригер; ТМ – D-тригер; ТМ  D-тригер; ТР – RS-тригер; ІP – регістр; ІE – лічильник; СА – компаратор; ПВ – АЦП; ПА – ЦАП; УВ – підсилювач ВЧ; УР – підсилювач проміжної частоти; УН – підсилювач НЧ; УВ – відеопідсилювач; УЕ – емітерний повторювач; ФВ – фільтр ВЧ; ФН – фільтр НЧ; ГС – генератор синусоїдних сигналів.