Классификация приборов в микроэлектронике гр М-43051 Дементьев Максим Сергеевич Дементьев Максим Сергеевич. - презентация

1 Классификация приборов в микроэлектронике гр М Дементьев Максим Сергеевич Дементьев Максим Сергеевич

2 ИСТОРИЯ В 1958г. двое учёных (Джек Килби и Роберт Нойс), живущих в разных местах, изобрели практически идентичную модель ИС. Обоих объединил вопрос: Как в минимум места вместить максимум компонентов?. Транзисторы, резисторы, конденсаторы и др. в то время размещались на платах отдельно, и учёные решили попробовать их объединить в один монолитный кристалл из полупроводникового материала. Только Килби воспользовался германием, а Нойс предпочёл кремний. В 1959 году они отдельно друг от друга получили патенты на свои изобретения- началось противостояние 2 компаний, которое закончилось мирным договором и созданием совместной лицензии на производство чипов В 1958г. двое учёных (Джек Килби и Роберт Нойс), живущих в разных местах, изобрели практически идентичную модель ИС. Обоих объединил вопрос: Как в минимум места вместить максимум компонентов?. Транзисторы, резисторы, конденсаторы и др. в то время размещались на платах отдельно, и учёные решили попробовать их объединить в один монолитный кристалл из полупроводникового материала. Только Килби воспользовался германием, а Нойс предпочёл кремний. В 1959 году они отдельно друг от друга получили патенты на свои изобретения- началось противостояние 2 компаний, которое закончилось мирным договором и созданием совместной лицензии на производство чипов

3 Классификация по технологии изготовления Полупроводниковые (монолитные) микросхемы Полупроводниковые (монолитные) микросхемы Все составные части схемы формируются в одном полупроводниковом кристалле (н-р: кремний, германий, арсенид галлия) Все составные части схемы формируются в одном полупроводниковом кристалле (н-р: кремний, германий, арсенид галлия)

4 Классификация по технологии изготовления Гибридные микросхемы Гибридные микросхемы Кроме полупроводникового кристалла содержат несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещенных в один корпус Кроме полупроводникового кристалла содержат несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещенных в один корпус

5 Классификация по принципу управления движением носителя заряда ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ Биполярные Униполярные (полевые)

6 Классификация по принципу управления движением носителя заряда БИПОЛЯРНЫЕ БИПОЛЯРНЫЕ К биполярным приборам следует отнести все те приборы, для работы которых принципиально важно наличие двух типов носителей электронов и дырок. К приборам этого типа, как правило, относят все устройства, в которых управление электронным потоком осуществляется с помощью электронно-дырочного перехода (pn - перехода). В приборах этого типа перенос энергии сигнала осуществляется поочередно электронами, дырками или теми и другими одновременно К биполярным приборам следует отнести все те приборы, для работы которых принципиально важно наличие двух типов носителей электронов и дырок. К приборам этого типа, как правило, относят все устройства, в которых управление электронным потоком осуществляется с помощью электронно-дырочного перехода (pn - перехода). В приборах этого типа перенос энергии сигнала осуществляется поочередно электронами, дырками или теми и другими одновременно УНИПОЛЯРНЫЕ (ПОЛЕВЫЕ) УНИПОЛЯРНЫЕ (ПОЛЕВЫЕ) К униполярным приборам относятся приборы, в которых осуществляется управление потоками, состоящими преимущественно из носителей одного типа, либо электронов, либо дырок К униполярным приборам относятся приборы, в которых осуществляется управление потоками, состоящими преимущественно из носителей одного типа, либо электронов, либо дырок

7 Классификация по степени интеграции Степень интеграции Малой степени интеграции (ИС) Средней степени интеграции (СИС) Сверхбольш ие интегральн ые схемы (СБИС) Большие интегральн ые схемы (БИС) ИС- не более устройств на кристалле. ИС- не более устройств на кристалле. СИС- содержат от 12 до 100 устройств. СИС- содержат от 12 до 100 устройств. БИС- содержат более 100 устройств. БИС- содержат более 100 устройств. СБИС- содержат и более. СБИС- содержат и более.

8 Классификация по типу микроэлектронных устройств МИКРОЭЛЕКТРОНИ КА Толстоплёночные схемы ЦифровыеАналоговыеСпециализированные Полупроводниковые ИМС ЦифровыеАналоговыеСВЧ Тонкоплёночные схемы Навесные компоненты к ИМС СВЧ Функциональные устройства ПьезоэлектрическиеЛазерыПриборы Ганна Приборы с инжекцией заряда и ПЗС

9 Толстоплёночные схемы Схема, печатаемая видоизменённым способом шёлкографии. Схема, печатаемая видоизменённым способом шёлкографии. В этом процессе пассивные схемы печатаются. Толщина печати порядка 25 мкм. Этим способом можно наносить на керамическую обложку резисторы, проводники и диэлектрики В этом процессе пассивные схемы печатаются. Толщина печати порядка 25 мкм. Этим способом можно наносить на керамическую обложку резисторы, проводники и диэлектрики Тонкоплёночные схемы Эти схемы изготавливают нанесением на подложку плёнок различными способами вакуумной технологии или электролитическим процессом. Толщина плёнок порядка сотен ангстрем Эти схемы изготавливают нанесением на подложку плёнок различными способами вакуумной технологии или электролитическим процессом. Толщина плёнок порядка сотен ангстрем Функциональные устройства Это диоды Ганна, лавинно-пролётные диоды, приборы с инжекцией заряда и приборы с зарядовой связью (ПЗС), которые в основном являются дискретными или одиночными устройствами, выполняющие сложные функции Это диоды Ганна, лавинно-пролётные диоды, приборы с инжекцией заряда и приборы с зарядовой связью (ПЗС), которые в основном являются дискретными или одиночными устройствами, выполняющие сложные функции

10 Сравнение технологий Тонкоплёночная схема Возможность очень точно выдерживать геометрические размеры Возможность очень точно выдерживать геометрические размеры Более малые размеры получаемого изделия Более малые размеры получаемого изделия Толстоплёночная схема Дешевле Дешевле Наложены менее жёсткие ограничения по рассеиваемой мощности, и по значениям сопротивлений Наложены менее жёсткие ограничения по рассеиваемой мощности, и по значениям сопротивлений

11 Вопрос 1 В каком году была изобретена интегральная схема? В каком году была изобретена интегральная схема?

12 Вопрос 2 Из какого полупроводников ого материала изготавливают интегральные схемы? Из какого полупроводников ого материала изготавливают интегральные схемы? 1. кремний 1. кремний кремний, арсенид галлия 2. кремний, арсенид галлия германий 3. германий кремний, германий 4. кремний, германий кремний, германий, арсенид галлия 5. кремний, германий, арсенид галлия 5.

13 Вопрос 3 Как ещё называют полевые полупроводников ые приборы? Как ещё называют полевые полупроводников ые приборы? 1. Биполярные 1. Биполярные Униполярные 2. Униполярные 2.

14 Вопрос 4 В каком полупроводников ом приборе носителями заряда могут быть или только электроны, или только дырки? В каком полупроводников ом приборе носителями заряда могут быть или только электроны, или только дырки? 1. Биполярном 1. Биполярном Униполярном 2. Униполярном 2.

15 Вопрос 5 Какие схемы содержат более 100 устройств на кристалле? Какие схемы содержат более 100 устройств на кристалле? 1. ИС 1. ИС СИС 2. СИС БИС 3. БИС СБИС 4. СБИС 4.

16 Вопрос 6 На какой из схем толщина печати порядка 2,5 мкм? На какой из схем толщина печати порядка 2,5 мкм? 1. Толстоплёночная 1. Толстоплёночная Тонкоплёночная 2. Тонкоплёночная 2.

17 Вопрос 7 Какого достоинства нет у толстоплёночной схемы по сравнению с тонкоплёночной? Какого достоинства нет у толстоплёночной схемы по сравнению с тонкоплёночной? 1. Дешевле 1. Дешевле Более малые размеры 2. Более малые размеры Наложены малые ограничения по рассеиваемой мощности 3. Наложены малые ограничения по рассеиваемой мощности 3.

18 Классификаций по виду обрабатываемого сигнала 1. АНАЛОГОВЫЕ ИС 2. ЦИФРОВЫЕ ИС 3. АНАЛОГОВО-ЦИФРОВЫЕ ИС

19 Цифровые ИС Входные и выходные сигналы могут иметь 2 значения: логический ноль и логическую единицу, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжений Входные и выходные сигналы могут иметь 2 значения: логический ноль и логическую единицу, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжений

20 Аналоговые ИС Входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания Входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания Аналогово-цифровые ИС Совмещают в себя формы цифровой и аналоговой обработки сигналов. По мере развития технологий получают всё большее распространение Совмещают в себя формы цифровой и аналоговой обработки сигналов. По мере развития технологий получают всё большее распространение

21 Представители Аналоговые схемы Операционные усилители Генераторы сигналов ФильтрыСтабилизаторы Преобразователи сигналов Цифровые схемы ТриггерыРегистры Логические элементы Модули памяти МикроконтроллерыМикропроцессоры Аналогово- цифровые схемы ЦАПАЦП

22 Классификация по виду полупроводникового материала ИС на кремнии ИС на германии ИС на соединениях галлия ИС на соединениях индия

23 Система обозначений приборов Система обозначений ОтечественнаяИностранная Европа (PRO ELECTRON) США (JEDEC) В основу системы обозначений положен буквенно - цифровый код

24 Европейская маркировка обозначает исходный полупроводниковый материал Первый элемент обозначает исходный полупроводниковый материал – буква, определяющая подкласс приборов Второй элемент – буква, определяющая подкласс приборов – цифра, определяющая основные функциональные возможности прибора. Третий элемент – цифра, определяющая основные функциональные возможности прибора. – число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа Четвёртый элемент – число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа – буква, условно определяющая классификацию приборов, изготовленных по единой технологии Пятый элемент – буква, условно определяющая классификацию приборов, изготовленных по единой технологии

25 Отечественная маркировка – исходный п/п материал Первый элемент – исходный п/п материал – буква, определяющая подкласс приборов Второй элемент – буква, определяющая подкласс приборов – цифра, определяющая основные функциональные возможности прибора Третий элемент – цифра, определяющая основные функциональные возможности прибора - порядковый номер разработки микросхемы в данной серии, в которой может быть несколько одинаковых по функциональному признаку микросхем. Четвертый элемент - порядковый номер разработки микросхемы в данной серии, в которой может быть несколько одинаковых по функциональному признаку микросхем. буква, условно определяющая классификацию приборов, изготовленных по единой технологии Пятый элемент – буква, условно определяющая классификацию приборов, изготовленных по единой технологии Пример: ГД107Б

26 Сравнение маркировки Отечественная Отечественная КС212Ж КС212Ж К- кремниевый С- стабилитрон 2- мощности не более 0,3 Вт 12-порядковый номер разработки Ж- классификация прибора Европейская Европейская BZ131 B- кремниевый Z- стабилитрон общего применения 131- серийный номер

27 Вопрос 1 У какой ИС выходной сигнал изменяется по закону непрерывной функции? 1. Аналоговая 1. Аналоговая Цифровая 2. Цифровая Аналогово- цифровая 3. Аналогово- цифровая 3.

28 Вопрос 2 Найдите представителя цифровой схемы? Найдите представителя цифровой схемы? 1. Фильтр 1. Фильтр Триггер 2. Триггер Стабилизатор 3. Стабилизатор Операционный усилитель 4. Операционный усилитель 4.

29 Вопрос 3 Какай система обозначений интегральных схем принята в США? Какай система обозначений интегральных схем принята в США? 1. JEDEC 1. JEDEC Pro Electron 2. Pro Electron 2.

30 Вопрос 4 Какая цифра в абривиатуре К155ЛА1 обозначает конструктивно- технологическую группу? Какая цифра в абривиатуре К155ЛА1 обозначает конструктивно- технологическую группу?

31 ПОЗДРАВЛЯЕМ!!! ВЫ УСПЕШО УСВОИЛИ ТЕМУ