Введение. Плоскостной переход(Flachenubergang, Surface junction)–электрический переход, у которого линейные размерыПлоскостной переход (Flachenubergang, Surface junction) – электрический переход, у которого линейные размеры, определяющие его площадь, значительно больше толщины. Точечный переход (Punktubergang, Point-contact junction) – электрический переход, все размеры которого меньше характеристической длины, определяющей физические процессы в переходе и в окружающих его областях. Диффузионный переход (Diffundierter Ubergang, Diffused junction) – электрический переход, полученный в результате диффузии атомов примеси в полупроводнике. Планарный переход (Planarubergang, Planar junction) – диффузионный переход, образованный в результате диффузии примеси сквозь отверстие в защитном слое, нанесенном на поверхность полупроводника. Конверсионный переход (Konversionsubergang, Conversion junction) – э лектрический переход, образованный в результате конверсии полупроводника, вызванной обратной диффузией примеси в соседнюю область, или активацией атомов примеси. Сплавной переход (Legierter Ubergang, Alloyed junction) – электрический переход, образованный в результате вплавления в полупроводник и последующей рекристаллизации металла или сплава, содержащего донорные и (или) акцепторные примеси. Микросплавной переход (Mikrolegierter Ubergang, Micro-alloy junction) – сплавной переход, образованный в результате вплавления на малую глубину слоя металла или сплава, предварительно нанесенного на поверхность полупроводника. Выращенный переход (Gezogener Ubergang, Grown junction) – электричеcкий переход, образованный при выращивании полупроводника из расплава. Эпитаксиальный переход (Epitaxieubergang, Epitaxial junctio n) – электрический переход, образованный эпитаксиальным наращиванием. Эпитаксиальное наращивание – создание на монокристаллической подложке слоя полупроводника, сохраняющего кристаллическую структуру подложки.
Микроэлектроника и схемотехника ЭВМ Конспект лекций
Часть 1.
Микроэлектроника
для студентов всех форм обучения факультета КТАС КубГТУ
Краснодар 2006
Составитель Алещенко В.И.
В первой части представлены общие сведения о характеристиках полупроводниковых приборов (диодах, транзисторах), а также сведения о схемотехнике, принципе действия и назначении аналоговых и цифровых устройств, выпускаемых в виде интегральных схем.
Ил. 55 Табл. 14 Библиогр. 6 назв.
Компьютерная верстка и набор: студенты группы 03-кт-61 Соломаха А.М., Силин Д.А., Русак Н.В. Содержание Введение …………………………………………………………………………………………….3 Раздел 1 Полупроводниковые приборы ….……………………………………………………….4 1 Полупроводниковые диоды ……………………………………………………………………4 1.1 Вольт-амперная характеристика диода ………………………………………………….….4 1.2 Основные типы диодов …………………… ……………………………………………..….5 Контрольные вопросы……………………………………………………………….…………..11 2 Биполярные транзисторы ……….…………………………………………………………….12 2.1 Устройство и принцип действия биполярного транзистора ………………………..12 2.2 Характеристики и параметры в режиме малых сигналов ………………………………..13 2.3 Способы включения и принцип работы биполярного транзистора……………………..16 Контрольные вопросы. ……………………………….…….………….……………………….17 3 Полевые транзисторы…………………………………………………………………………...18 3.1 Устройство и принцип действия полевого транзистора с электронно-дырочным переходом……………………………………………….…….……...18 3.2 МДП – транзисторы……………………..…………………………………………….….…..19 3.3 Характеристики полевых транзисторов…………………………………………………..…..21 3.4. ВАХ полевого транзистора (математическая модель)…………………………….…..……23 3.5. Дифференциальные параметры полевого транзистора…………………………………..…23 3.6 Биполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗ)…………………………….24 Контрольные вопросы…………………..………………………………………………………26 Раздел 2 Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы …………………………………27 4. Аналоговые микросхемы……………………………………………………………………….27 4.1. Операционные усилители……………………………………………………………………27 4.2 Важнейшие правила ………………………………………………………………………..28 4.3. Основные предостережения при работе с ОУ. …………………………………………29 4.4Применение ОУ. Инвертирующие и неинвертирующие усилители ………………...30 Контрольные вопросы………………………..………………………………………………31 5 Основные логические понятия…………………….…………………………………………....32 5.1 Цифровые и аналоговые сигналы………………………………………………………….…32 5.2 Логические состояния…………………………………………………………………………33 5.3 Комбинационные логические схемы………………………………………………………...33 Контрольные вопросы…………….……………………………………………………………36 6 Реализация вентилей на интегральных микросхемах. Минимизация логических функций ……………………………………………………….…..36 6.1 Принципиальные схемы вентилей на ИМС………………………………………………….36 6.2 Логические тождества……………..…………………………………………………………37 6.3 Минимизация и карты Карно…………………………………………………………………39 Контрольные вопросы……………………………………………………………………....41 7. Комбинационные функциональные схемы, реализованные на стандартах ИМС……………………………………………………………………………...41 7.1 Преобразователи кодов……………………………………………………………..…………41 7.2 Интегральные микросхемы преобразователей кодов, шифраторов и дешифраторов……45 7.3 Мультиплексоры и демультиплексоры……………………………………………………….46 Контрольные вопросы………………..………………………………………………………...49 8 Последовательная логика………………………………………………………………….……49 8.1 Триггеры……………………………………………………………………………………….49 8.2 Счетчики импульсов…………………………………………………………………………..53 8.3 Регистры………………………………………………………………………………………..59 Контрольные вопросы………………..……………………………………………………...62 Рекомендуемая литература…………………………………………………………………..63
Введение Микроэлектроника является одной из наиболее быстро развивающихся областей науки и техники, благодаря прогрессу физики, технологии и схемотехники. В процессе развития микроэлектроники всё более сложные электронные устройства реализуются в виде больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС). Крупные функциональные узлы и блоки вычислительных машин, систем управления и других информационных систем теперь выпускаются в виде БИС и СБИС. Микроэлектроника – это раздел электроники, охватывающий исследования, разработку и применение нового типа электронных приборов – интегральных микросхем. Интегральная схема есть совокупность нескольких взаимосвязанных компонентов (резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов и т. п.), изготовленных в едином технологическом цикле (т. е. одновременно), на одной и той же несущей конструкции – подложке. Интегральная схема выполняет определённую функцию преобразования информации. Уровень сложности интегральной схемы определяется степенью интеграции: K=lgN, где N – общее число компонентов, расположенных на кристалле микросхемы. Современной реальностью является СБИС с К ³ 7. В настоящее время для изготовления полупроводниковых приборов в основном используются кремний и арсенид галлия. В качестве добавок чаще всего используются фосфор, сурьма, мышьяк, бор, алюминий, индий, галлий. Если в простых ИС, содержащих 10-20 компонентов, можно представить их работу с помощью электрической схемы в виде соединения отдельных компонентов, то для представления сложнофункциональных БИС и СБИС используют функциональную схему. Разрабатываемые БИС и СБИС подчас служат для создания современных электронных вычислительных машин (ЭВМ). С другой стороны, проектирование и изготовление таких микросхем невозможно без помощи современных ЭВМ. Взаимопроникновение электроники и ЭВМ подобно положительной обратной связи ускоряет процесс развития как микроэлектроники, так и схемотехники ЭВМ (построение ЭВМ на основе современных БИС и СБИС). Предлагаемое учебное пособие содержит два раздела: полупроводниковые приборы и интегральные схемы. Данное пособие предназначено для студентов факультета КТАС всех специальностей и форм обучения и содержит лишь основные понятия и сведения по указанным разделам. При проведении лабораторных и практических занятий необходимо пользоваться соответствующими методическими указаниями и справочной литературой. Схемотехника ЭВМ является самостоятельной темой данной дисциплины. Автор планирует выпустить конспект лекций (Часть 2. Схемотехника ЭВМ) в 2007 году. При изучении этой темы рекомендуем студентам учебное пособие Бориса Моисеевича Кагана – Электронные вычислительные машины и системы.
|
