Лекция Электр қондырғылары және қауіпсіздік техникасы жөніндегі жалпы мағлұматтар. Электротехникалық материалдар, бұйымдар және олармен жұмыс. Жоспар Электр қондырғыларын түрге бөлу

1. Микроэлектроника негіздері.

2. ИМС элементтері мен ерекшеліктері.

3.ИМС-ды технологиялық жасалуы мен интеграциялық дәрежесіне байланысты топқа бөлу.

Негізгі түсініктемелер сөздігі: интегралдық дәреже, жинақтау тығыздығы
Микроэлектроника негіздері.

Электрондық сұлбаның келесі элементі операциялық күшейткіш. Ол туралы «Күшейткіштер» тарауында толық баяндалады. Одан кейінгі электрондық сұлба элементі – интегральдық микросұлба. Егер операциялық күшейткіш құрамы 10-ға жуық элементтен тұратын болса, интегралдық микросұлба құрамына 100-ден 10⁺⁶ дейін элементер кіреді. Оларды жасалу технологиясына байланысты «микромодуль» деп атады. ХХ ғасырдың 70 жылдары пайда болған микромодульдер электроникадағы бірнеше онжылдыққа созылған транзисторлар дәуірін аяқтап, интегральдық микросхема немесе микроэлектроника дәуірін бастады. Ал ол өз кезегінде басқару жүйелеріндегі процестерді сандық (цифрлық) сигналдармен басқаруға мүмкіндік ашты. Жалпы таныстық үшін келесі анықтамаларға тоқталайық.

Көп жылдық іс-тәжірбие дискретті ЭРЭ арқылы дайындалған сұлбаның жинақтау тығыздығы 1 см³ –ге 2 элементтен аспайтынына, ал басқа көлемнің бәрін жалғау сымдары, монтаж, қорғаныс корпусы және т.б. алып тұратынына көз жеткізді.

Осы технологиямен дайындалған микросұлбаларды «интегралдық микросұлба» (ИМС) деп атайды.

Белгілі бір сигналды өңдеу және түрлендірі функциясын атқаратын және электрлік элементтері мен компоненттері үлкен тығыздықпен жасалған (упакован) микроэлектрондық өнім немесе бұйым ИМС деп аталады. ИМС-тің әрбір элементтері жеке алғанда белгілі бір қызмет атқарушы радио элемент бола тұрып, басқа бөлшектермен бір тұтас жасалғандықтан, микросулбаның құрамында жеке тұрған өнім болып қарастырылмайды

Интегралдық микросұлбаның негізгі параметрлері жинастыру тығыздығы мен интеграциялық дәрежесі. Жинастыру тығыздығы деп интегралдық микросұлбаның бір текше сантиметр көлемінде орналасқан элементтердің санын айтады. Микросұлбаның интеграциялық дәрежесі оның құрамындағы элементтердің жалпы санымен анықталады. Әдетте, ИМС құрамындағы активті элементтер санына байланысты интеграциялық дәрежесі төмендегіше жіктеледі:

1. 
   Кіші ИМС (10-нан 100-ге дейін активті элементтер)
   
2. 
   Орта ИМС (100-ден 1000-ға дейін активті элементтер)
   
3. 
   Үлкен ИМС (1000-нан 10000-ға дейін активті элементтер)
   
4. 
   Аса үлкен ИМС (10⁺⁶ артық активті элементтер)
   

Сурет53. Шалаөткізгішті (а) және гибридті (б) микросұлбаның құрылысы мен электрлік сұлбасы (в)

Жасалу технологиясына қарай интегралдық микросұлбалар шала өткізгішті және гибридті болып бөлінеді.

Шала өткізгішті интегралдық микросұлбаларда оның барлық элементтері және оларды жалғау шалаөткізгіш материалдың ішінде немесе үстінде орындалады (53,а-сурет). Шалаөткізгіштің үсті диэлектрик болып есептелетін силицийдің қос тотығымен жабылған, ал элементтердің арасындағы изоляция міндетін р -түрлі силиций атқарады. Элементтер металл қабықшаларымен жалғанған. Шалаөткізгіштің көлемі ішінде диодтарды, транзисторларды, резисторларды және конденсаторларды жасауға болады. Конденсаторлардың сыйымдылығы ретінде р–n өтпесінің сыйымдылығы пайдаланылады. Шалаөткізгішті интегралдық микросұлбаларды жасау технологиясы өте күрделі және көп қаржы жұмсауды керек етеді. Сондықтан оларды пайдалану өте көп мөлшерде шығарғанда ғана тиімді. Гибридті интегралдық микросхемаларда резисторлар, конденсаторлар мен индуктивті шарғылар төсеніштің үстіне әртүрлі өдіспен жұқтырылатын қабыкшалардьщ көмегімен орындалады да, ал шала өткізгішті аспаптар төсенішке жеке-жеке бекітіледі (53, б-сурет). Осылайша дайындалған интегралдық микросұлбалар қорапшаның ішіне орналастырылады да, сыртына керекті ұштары ғана шығарылады. Гибридті интегралдық микросұлбаларды жасау технологиясы шала өткізгішті ингегралдық микросұлбалардың технологиясына қарағанда оңай, элементтерге параметрлер беру дәлдігі жоғары, бағасы арзан. Бірақ массасы және көлемі үлкен де интеграциялық дәрежесі төмен. Қазіргі интегралдык микросұлбалардың интеграциялык дәрежесі өте жоғары және функциялық қолданымы жан-жақты болып келеді. Интегралдық микросұлбалардың басты кемшілігі берер қуатының аздығы (шамамен 50... 100 мВт).