Главная Движение носителей электрических зарядов




Sbix

Рис. 17.30


/7-GaAS

n-Si

Рис. 17.31

которая по каналам оптической связи 2 поступает на вход фотоприем-ника 3. Фототок, проходя через резистор нагрузки, создает на нем падение напряжения 17вых» которое и является усиленным входным сигналом.

При создании оптоэлектронных устройств необходимо сопрягать фотоизлучатели и фотоприемники так, чтобы спектральная полоса излучения перекрывалась спектром фоточувствительности. Эффективную оптическую связь между элементами оптрона осуществляют с помощью средств волоконной оптики, а именно с помощью тонких нитей из прозрачного материала, сигнал по которым передается по сложной траектории на основе эффекта полного внутреннего отражения. С помощью волокон можно производить поэлементную передачу изображения с вы-сокой разрещающей способностью.

Эффективность светопередачи зависит от качества оптических контактов между излучающим элементом и световодом, световодом и фотоприемником. Эта задача решается путем применения стекол с высоким коэффициентом преломления (свинцовых или селеновых). Наименьшее внутреннее отражение можно обеспечить за счет создания излучающих устройств со сферической поверхностью, но в технологии микросхем, где используются элементы планарной конфигурации, наиболее пригодны устройства плоской конструкции (рис. 17.31).

На рис. 17.31 показана схема оптрона с плоской конструкцией, в котором оптический канал 4 между светоизлучателем 2 и фотоприемником 3 выполнен из селенового стекла. На рисунке 1 - омичесгсие контакты.

На рис. 17.32 представлена схема оптотранзистора с прямой оптической связью. Эмиттерный переход включен в прямом направлении. За счет рекомбинационных процессов он излучает свет. Коллектор включают в обратном направлении. Излучение с эмиттерного перехода поглощается в области коллекторного перехода, в результате в коллекторе и во внешней цепи проходит ток. Для работы оптотранзистора необходимо, чтобы в базе не поглощалось голучение, испускаемое эмиттерным р-п-пере-ходом. Для электрической изоляции входной и выходной цепей в базе параллельно с р-и-переходами создают высокоомный слой.



Оптотранзистор имеет высокое быстродействие по сравнению с обычными транзисторами. Кроме того, в нем нет гальванической связи между входной и выходной цепями. Прямая оптическая связь обеспечивает отсутствие отражения, которое может существовать на границах между фотоизлучателем и фотоприемником.

§ 17.13. Общие сведешя о микроэлектронике

Все увеличивающиеся требования к электронным устройствам привели к созданию нового быстро и эффективно развивающегося научно-технического направления - микроэлектроники.

Микроэлектроника - это область электронЕгки, которая охватывает комплекс проблем по созданию электронных устройств в микроминиатюрном интегральном исполнении.

Элементной базой микроэлектроники являются интегральные микросхемы.

Интегральная микросхема (HMQ - это микроэлектрониое изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки свгнала (или накопления информации) и имеющее высокую плотность упаковки электрически сосдЕгнен-ных элементов (или элементов компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставки и эксплуатации рассматривается как единое целое.

Основная особенность ИМС состоит в том, чго она выполняет законченную, как правило, весьма сложную функцию и может быть усилителем, триггером, счетчиком и др., тогда как для выполнения той же функции на электронных (дискретных) приборах требуется собрать соответствующую схему. ИМС содержит элементы и компоненты.

Элементом ИМС назьшают ее часть, котсфая вьшолияет функцию электронного элемента (диода, транзистора, конденсатора, резистора) и конструктивно неотделимую от ИМС.

Компонентом ИМС называется та ее часть, которая выполняет функцию электронного элемента, но перед монтажом является самостоятельным изделием.

Под кристаллом в микроэлектронике понимают готовый полупроводниковый прибор и микросхему без внешних выводов и корпуса.

ИМС обладают высокой степенью надежности, чго обеспечивается технологией их изготовления и малым числом внутренних соединений. Стоимость ИМС значительно ниже стоимости аналогичных изделий на дискретных элементах, так как изготовление различных элементов производится в едином технологическом цикле и число операций не превышает числа операций при изготовлении одного дискретного элемента, например транзистора. ИМС имеют малые массу и размеры, а также малое потребление энергии.

Классифицируют ИМС по различным признакам: по функциональному назначению - цифровые, аналоговые (линейные), аналого-цифровые; по характеру выполняемой функции - усилители, генераторы (мультивибра-

12 А. г. Морозов 353



Конденсатор SiO„/ Al Z

Транзистор 3 и

Резистор 5

\ р

1 \р

1 п


торы, блокинг-генераторы и др.), триггеры, логические элементы и др.; т принципу действия основных элементов - биполярные, МДП, комплементарные КМДП; по конструктивно-технологическим признакам - полупроводниковые, пленочные, гибридгП>1е и совмещенные. Наиболее распространена классификация по двум последним признакам.

Полупроводниковая ИМС представляет собой полупроводник, в поверхностном слое и объеме которого сформированы области, эквивалентные элементам электрической схемы, изоляции и межсоединения. В качестве полупроводника обычно используют кремний, он жляется несущей частью конструкции и называется подложкой. Пример структуры полупроводниковой ИМС с омическими контактами 1-5 и ее эквивалентная схема показаны на рис. 17.33, а, б. Изготовляют полупроводниковые ИМС групповым методом, при котором одновременно создается боль-щое число микросхем. Так, на одной пластине диаметром 76 мм можно разместить до 5000 электронных микросхем, каждая из которых может содержать от 10 до 20000 электронных элементов. В перспективе диаметр пластин предполагают увеличить до 100 мм и более и разместить на них до нескольких миллионов элементов.

Пленочные ИМС представляют собой изолирующую подложку (основание), на поверхности которой все элементы и межсоединения сформированы в виде послойно нанесенных пленок. Пленочные ИМС содержат только пассивные элементы, так как путем комбинации различных пленок получить активные элементы (диоды и транзисторы) еще не удалось. Применение пленочных ИМС поэтому ограничено.

Гибридные ИМС - это микросхемы, представляющие собой комбинацию пленочных микросхем, навесных дискретных (активных) компонентов и полупровод-

Конденсатор \-х/ранзистор киковых ИМС, кото-

Резистор индуШХости Рые обычно распола-

\ \ в тают на диэлектриче-

..V...-)>..i......А...,.,,Л.. ской подложке пленочной ИМС. Пример структуры гибридной ИМС и ее эквивалентная схема показаны на рис. 17.34, а, б. На рисунке 1-6 омические контакты.

Совмещенные ИМС - это микросхемы, у которых активные эле-


Рис. 17.34



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 [116] 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0098