1.3 Транзистори. 19

1.3.1 Класифікація і будова біполярних транзисторів. Біполярним транзистором називають напівпровідниковий прилад з трьома шарами напівпровідників різного виду, почергово розташованих між собою. Це прилад, призначений для підсилення потужності електричних сигналів. У біполярному транзисторі на межі розділу шарів утворюються два p-n переходи, а термін "біполярний" характеризує наявність у транзисторі двох типів носіїв заряду: дірок та електронів. 19

1.3.2 Принцип дії біполярних транзисторів. Поєднання двох p-n переходів, розділених між собою базою, дозволила створити систему, в якій виявився ефект підсилення. Саме база стала тим електродом, за допомогою якого можна регулювати струм через транзистор і, керуючи потужністю зовнішнього джерела напруги, підсилювати електричні сигнали. При вмиканні транзистора в конкретну схему виділяють його вхідне та вихідне електричні кола. При цьому два виводи транзистора є вхідним та вихідним затискачами відповідно вхідного та вихідного електричних кіл, а третій — є їх спільним затискачем. 20

1.3.3 Польові транзистори. Польові транзистори, на відміну від біполярних, основані на іншому методі керування в напівпровідникових приладах. В основі роботи польового транзистора лежить те, що зміна напруженості поперечного електричного поля змінює провідність каналу, яким протікає струм вихідного електричного кола. 26

1.4 Тиристори 36

1.4.1Класифікація та позначення тиристорів. Керований напівпровідниковий прилад з трьома або більше p-n переходами, вольт-амперна характеристика якого має ділянку від'ємного опору, називають тиристором. При вмиканні в коло змінного струму тиристор відкривається лише за умови досягнення напруги певного значення, або тоді, коли подано напругу на керувальний електрод. 36

1.4.2 Робота та схеми під’єднання тиристорів. Загальний вигляд та умовні позначення тиристорів показано на рисунку 1.38, а структурна схема та схема під’єднання тиристора в електричне коло — на рисунку 1.39. На структурній схемі зображено чотиришарову структуру тиристора типу p-n-p, до якої підводяться металеві контакти А та К, що називаються, відповідно, анодом та катодом. Відповідні шари є емітерними шарами, а p-n переходи П1 та П3 називають емітерними переходами. До аноду та катоду під'єднують зовнішнє джерело струму Е_а. Середні шари напівпровідника n1 та p2 являють собою базові області. База p2 має металевий контакт, який називають керувальним електродом КЕ і під'єднують до зовнішнього джерела керувальної напруги Е_кер.. 38

1.5 Інтегральні мікросхеми 42

1.5.1 Тенденції розвитку, основні визначення у мікроелектроніці та класифікація мікросхем. Процес розвитку електронної апаратури супроводжується постійним її ускладненням та відповідним збільшенням кількості дискретних елементів (транзисторів, діодів, ємностей, резисторів) з одночасним підвищенням вимог до якості апаратури, тобто до зменшення її маси, габаритних розмірів, зменшення енергоспоживання та підвищення надійності. При цьому виникає протиріччя, яке полягає у тому, що збільшення кількості дискретних елементів підвищує ймовірність виходу якого-небудь елементу із ладу, тобто знижує надійність апаратури, окрім того збільшуються габаритні розміри, маса та споживана потужність. 42

1.5.2 Технологія виготовлення напівпровідникових інтегральних мікросхем 44

1.5.3 Формування транзисторів в інтегральних мікросхемах. Найчастіше використовуються такі елементи напівпровідникових інтегральних схем, як транзистори. Домінуюче положення в напівпровідникових інтегральних мікросхемах займають біполярні та польові транзистори (з МОН-структурою). 48

1.5.4 Формування діодів в інтегральних мікросхемах. Діоди напівпровідникових інтегральних мікросхем на одинарних p-n переходах формують за такою ж технологією, як і транзистори на острівках підкладинки, або епітаксіального шару напівпровідника. 49

1.5.5 Формування резисторів в інтегральних мікросхемах. Створення інтегральних резисторів у вигляді тонкого (порядку 3 мкм) шару напівпровідника здійснюється за планарною технологією в процесі дифузії домішки в острівки підкладинки чи епітаксіального шару одночасно з формуванням транзисторів та діодів в інших острівках пластинки. 49

1.5.6 Формування конденсаторів в інтегральних мікросхемах. В якості конденсаторів в напівпровідникових інтегральних мікросхемах використовують ємності зворотно ввімкнених p-n переходів (бар'єрні ємності) біполярних транзисторів. Використовують також ємності МОН-транзисторів, які виготовляються в ізольованих від інших елементів острівках в єдиному технологічному циклі з іншими транзисторними структурами. 50

1.5.7 З'єднання інтегральних елементів в мікросхемах. Після виготовлення усіх елементів (транзисторів, діодів, резисторів) напівпровідникових інтегральних схем необхідно створити міжелементні з'єднання, що формують кінцеву структуру принципової схеми певного призначення, також необхідно створити контактні площадки для під'єднання зовнішніх виводів корпуса мікросхеми. Для цього попередньо окислена поверхня пластини кремнію покривається шаром осадженого алюмінію (наприклад, методом вакуумного напилення) товщиною 0,5...2 мкм, який після заключної операції фотолітографії через вікна фоторезиста в непотрібних місцях стравлюється. 50

1.5.8 Технологія виготовлення гібридних інтегральних мікросхем. Плівкова технологія, що використовується у виробництві гібридних інтегральних мікросхем, дозволяє виготовляти з достатньо стабільними параметрами пасивні елементи — резистори, конденсатори, індуктивності. Тому чисто плівкові інтегральні мікросхеми являють собою набори резисторів, конденсаторів або резистивно-ємнісних електричних кіл, тобто є пасивними інтегральними мікросхемами. 50

1.5.9 Конструктивне оформлення мікросхем. Для захисту елементів та компонентів інтегральних схем від дії зовнішнього середовища (пил, волога, механічні пошкодження) здійснюється герметизація кристала (підкладинки). Герметизацію інтегральної мікросхеми здійснюють або за допомогою ізоляційних матеріалів, або з використанням принципів вакуум-щільної герметизації. 52

1.5.10 Аналогові (лінійні) інтегральні мікросхеми. Аналогові інтегральні мікросхеми підрозділяються на інформаційні та силові. Інформаційні реалізують функції підсилення, генерації, фільтрації, порівняння, модуляції, детектування, що властиве інформаційній електроніці. 53

1.5.11 Цифрові (логічні) інтегральні мікросхеми. Цифрові інтегральні мікросхеми являють собою основу цифрових пристроїв обробки інформації. Особливо це стосується електронно-обчислювальних комплексів. Аналіз цифрових інтегральних схем базується на використанні апарату математичної логіки, тобто розділу математики про розв'язання логічних задач. В основі математичної логіки лежить поняття події. Це поняття оцінюється тільки з позиції його настання. Подія може настати (відбутися) або не настати (не відбутися). Подій, які б одночасно і настали, і не настали не існує. Виходячи з цього, кожній події можна приписати значення істинності, яке дорівнює або одиниці, або нулю. Це дуже зручно для операцій в двійковій системі числення, де мають місце тільки дві цифри — одиниця та нуль. Будь-яку величину, яка може мати два значення — 1 чи 0, називають змінною. 54