Диэлектрическое основание

обеспечивает легкость перестройки частоты. Переменное напряжение на контуре достаточно велико для того, чтобы во время отрицательной полуволны напряжение на образце падало ниже критического значения. При этом домен успевает разрушиться, так как время диэлектрической релаксации в слабом поле мало (порядка 10"12 с) по сравнению с периодом колебаний. В режиме ОНОЗ удается достигнуть большей мощности и на более высоких частотах (до сотен гигагерц) благодаря тому, что во время положительной полуволны домен не успевает сформироваться и в большей части образца дифференциальная проводимость остается отрицательной.

Рассмотрим физические процессы в МДП-структуре, подробно описанные в [31, применительно к ПЗС, которые в отличие от МДП-транзис-торов работают только в импульсном режиме. Пусть при / --- 0 напряжение на затворе изменяется скачком от (Уз О до L/з > Uaov, где и„0р — пороговое напряжение. В полупроводнике под затвором образуется потенциальная яма для электронов и в течение очень короткого отрезка времени (порядка времени диэлектрической релаксации) формируется обедненный слой с высоким удельным сопротивлением, в котором под действием поля удалены основные носители- дырки, а электроны еще не успели накопиться. Глубина потенциальной ямы максимальна на границе полупроводника с диэлектриком, здесь начинает накапливаться зарядовый пакет электронов Q,,. Он появляется вследствие контролируемого переноса зарядов из соседней МДП-струк-туры и неконтролируемых процессов: тепловой генерации электронов в обедненном слое или на поверхности полупроводника, диффузии электронов из подложки.

Однако к этому требуются некоторые пояснения и дополнения. Дело в том, что при инжекции области, примыкающие к р-я-переходу, остаются нейтральными, т. е. никакой суммарный заряд в них не появляется. Нейтрализация заряда происходит из-за подхода основных носителей в те области, куда произошла инжек-ция неосновных носителей. Нейтрализация устанавливается за очень малый промежуток времени — порядка времени максвелловской или диэлектрической релаксации (обычно 10"". ..10~'2 с). Так как концентрация основных носителей относительно велика и необходимое их количество пополняется невыпрямляющим контактом, нейтрализация получается практически полной. Следует заметить, что нейтрализуется не только заряд в среднем по всей области, но и заряд в каждой точке, т. е. выполняется условие локальной электрической нейтральности.

Пролет носителей заряда через базу. Представим себе, что со стороны эмиттера в базу входит пакет инжектированных носителей заряда ( 4.23). Эти носители нарушают нейтральность базы, и в нее из невыпрямляющего контакта должно войти соответствующее число основных носителей. Это происходит довольно быстро — за время диэлектрической релаксации. Следовательно, через вывод базы проходит импульс тока, равный им-

Вследствие инжекции дырок из эмиттера в базу концентрация их в базе повышается. Появившийся вблизи перехода в базе объемный положительный заряд дырок почти мгновенно за время диэлектрической релаксации компенсируется зарядом электронов, входящих в базу от источника С/эв- Цепь тока эмиттер — база оказывается замкнутой ( 12-4, а). Электроны, пришедшие в базу, устремляясь к эмиттерному переходу, создают вблизи него отрицательный объемный заряд, почти полностью компенсирующий заряд, образованный дырками. Вблизи эмиттерного перехода, таким образом, имеется область повышенной концентрации электронов и дырок. Вследствие разности концентраций возникает диффузионное движение дырок и электронов по направлению к коллектору. В транзисторах ширина базы выбирается такой, чтобы время жизни неосновных носителей заряда — дырок было бы значительно больше времени их движения в базе. Таким образом, поДавляю-щее большинство дырок (практически около 99% и более), инжектированных из эмиттера, не успевает рекомбинировать с электронами в базе. Вблизи коллекторного перехода дырки попадают в ускоряющее поле коллекторного перехода и втягиваются в коллектор. Происходит экстракция дырок из базы в коллектор. Электроны же, число которых равно числу ушедших в коллектор дырок, устремляются в базовый вывод. Цепь тока коллектор — база замыкается.

Одним из главных принципов, лежащих в основе многих физических процессов, является принцип электрической нейтральности полупроводника, заключающийся в том, что в состоянии равновесия суммарный заряд в полупроводнике равен нулю. В частности, для однородного полупроводника он выражается уравнением нейтральности p-\-N+=n-}-N~, где N+, N~ — концентрации ионов доноров и акцепторов. В неравновесном состоянии уравнение нейтральности может нарушиться. В этом случае возникают объемный заряд и сильное электрическое поле, способствующее восстановлению нейтральности. Время, в течение которого восстанавливается нейтральность трел, называется временем диэлектрической релаксации. Оно очень мало и определяется по формуле

Вместе с высотой потенциального барьера изменяется и его толщина. При обратном напряжении L0o увеличивается, что можно объяснить смещением основных носителей от перехода под действием электрического поля. При этом обнажаются дополнительные ионы примесей у границ перехода, что приводит к росту толщины обедненного слоя и высоты барьера. Этот процесс происходит за время близкое времени диэлектрической релаксации. При прямом напряжении L06 уменьшается вследствие смещения основных носителей в сторону обедненного слоя. Проникая в обедненный слой, они компенсируют часть его объемного заряда, что приводит к снижению толщины слоя. Для несимметричного ступенчатого р-и-перехода, если в (2.2) вместо фо подставить величину ф0—U, получим

В рассматриваемой модели p-n-перехода предполагается, что изменение концентрации неосновных носителей в областях за границами перехода при небольшом прямом напряжении не нарушает электрическую нейтральность этих областей Это объясняется быстрой (за время диэлектрической релаксации) нейтрализацией заряда инжектированных неосновных носителей основными носителями, поступающими из внешней цепи. Предположим, что толщины нейтральных областей много больше диффузионной длины неосновных носителей в этих областях. Физические процессы при прямом напряжении p-n-перехода поясняет 2.7. На рис 2.7, а показаны направления движения основных носителей создающих прямой ток. Перемещение этих носителей через p-n-переход приводит к инжекции избыточных неосновных носителей — электронов в нейтральную р-область, а дырок в «-область. В нейтральных областях

Смещение основных носителей и изменение зарядов в обедненном слое, вызванные изменением напряжения, происходят за время диэлектрической релаксации (см. § 1.6). Если на р-п-переход подан высокочастотный сигнал, период которого Г»трел, то заряд изменяется в фазе с напряжением, а емкость не зависит от частоты сигнала.

Для МДП-структуры с истоком ( 2.25, б) при напряжении истока С/и=0 пороговое напряжение определяется той же формулой (2.26). Основное отличие двух структур ( 2.25) связано с различными значениями времени ^инв образования инверсных слоев. В структуре без истока электроны, накапливающиеся в инверсном слое после скачкообразного повышения напряжения затвора от нуля до t/3>f/nop, возникают вследствие тепловой генерации электронно-дырочных пар в обедненном слое, который образуется практически мгновенно (за время диэлектрической релаксации). Генерируемые дырки уносятся электрическим полем вглубь подложки за пределы обедненного слоя, а электроны — в инверсный слой. Важную роль может играть также тепловая генерация носителей на поверхности, богатой различными дефектами — центрами генерации. Ток тепловой генерации электронов обычно очень мал, поэтому формирование инверсного слоя в структуре без истока — процесс медленный (его длительность составляет от 1 мс до 10 с).

Вследствие инжекции дырок из эмиттера в базу концентрация их в базе повышается. Появившийся вблизи перехода в базе объемный положительный заряд дырок почти мгновенно за время диэлектрической релаксации компенсируется зарядом электронов, входящих в базу от источника С/эв- Цепь тока эмиттер — база оказывается замкнутой ( 12-4, а). Электроны, пришедшие в базу, устремляясь к эмиттерному переходу, создают вблизи него отрицательный объемный заряд, почти полностью компенсирующий заряд, образованный дырками. Вблизи эмиттерного перехода, таким образом, имеется область повышенной концентрации электронов и дырок. Вследствие разности концентраций возникает диффузионное движение дырок и электронов по направлению к коллектору. В транзисторах ширина базы выбирается такой, чтобы время жизни неосновных носителей заряда — дырок было бы значительно больше времени их движения в базе. Таким образом, поДавляю-щее большинство дырок (практически около 99% и более), инжектированных из эмиттера, не успевает рекомбинировать с электронами в базе. Вблизи коллекторного перехода дырки попадают в ускоряющее поле коллекторного перехода и втягиваются в коллектор. Происходит экстракция дырок из базы в коллектор. Электроны же, число которых равно числу ушедших в коллектор дырок, устремляются в базовый вывод. Цепь тока коллектор — база замыкается.

Элементами ПП являются диэлектрическое основание, металлическое покрытие в виде рисунка печатных проводников и контактных площадок, монтажные и фиксирующие отверстия. Они должны соответствовать требованиям ГОСТ 23752-86 и отраслевых стандартов.

Диэлектрическое основание ПП или МПП должно быть однородным по цвету, монолитным по структуре и не иметь внутренних пузырей и раковин, посторонних включений, сколов, трещин и расслоений. Допускаются одиночные вкрапления металла, царапины, следы от удаления одиночных невытравленных участков, точечное и контурное посветление, проявление структуры материала, которые не ухудшают электрических параметров ПП и не уменьшают минимально допустимых расстояний между элементами проводящего рисунка.

Проводные печатные платы (табл. 9.1) представляют собой диэлектрическое основание, на котором выполняются печатный монтаж или его отдельные элементы (контактные площадки, шины питания и заземления), а необходимые электрические соединения проводят изолированными проводами диаметром 0,1 ... ... 0,2 мм. Эти платы нашли применение на этапах макетирования, разработки опытных образцов, в условиях мелкосерийного производства, когда проектирование и изготовление МПП неэкономично. Трехслойная проводная плата эквивалентна по монтажу восьми-, одиннадцатислойной МПП. При этом сокращается количество необходимой технологической оснастки (фотошаблонов) и применяемых операций.

Аддитивные (additio — прибавление) методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего покрытия на диэлектрическое основание, на которое предварительно может наноситься слой клеевой композиции. По сравнению с субтрактивными они обладают следующими преимуществами: 1) однородностью структуры, так как проводники и металлизация отверстий получаются в едином химико-гальваническом процессе; 2) устраняют под-травливание элементов печатного монтажа; 3) улучшают равно-

I — пленочный фоторезист; 2 — медное покрытие; 3 — диэлектрическое основание; 4 — светопроницаемая лавсановая пленка; 5 — защитная полиэтиленовая пленка; 6 — накатывающий валик

1. Разработка (генерация) программы, необходимой для управления исполнительными механизмами автоматизированного ткацкого станка, оснащенного жаккардовой машиной как исполнительным элементом ЛСУ ГПМ-С. Основой для разработки программы управления служит информация, поступающая от САПР Ф-КТ проектирования ТУК в виде пакета прикладных программ (П.ПП) технологического проектирования структуры переплетений нитей, образующих диэлектрическое основание, и токопро-водящих нитей, формирующих рисунок электрической схемы в

Большую часть элементов современных электронных устройств размещают на печатных платах, представляющих собой диэлектрическое основание с отверстиями и электропроводящим рисунком. Это не относится к крупногабаритным элементам (силовым трансформаторам, радиаторам мощных транзисторов, электроннолучевым трубкам), а также к элементам, которые требуется устанавливать на передней панели аппаратуры (цифровые и сигналь-

Материалом для изготовления светочувствительного слоя фоторезистора , служит сернистый свинец, сульфид кадмия и селенид кадмия. Такой материал в виде фото-резистивного слоя наносят на диэлектрическое основание (подложку) из стекла. Для защиты от влаги светочувствительный слой покрывают прозрачным лаком. Подложку с полупроводниковым слоем помещают в металлический или пластмассовый корпус, имеющий окошко для прохождения светового потока. Фоторезисторы для микромодульных схем выпускают в бескорпусном исполнении. На 2.26, а показана общая конструкция

Гибридной интегральной микросхемой называют ИМС, содержащую диэлектрическое основание (подложку), все пассивные элементы на поверхности которой выполняются в виде однослойных или многослойных пленочных структур, соединенных неразрывными пленочными проводниками, а полупроводниковые приборы, в том числе ИМС и другие компоненты (миниатюрные керамические конденсаторы, индуктивности и др.), размещены на подложке в виде дискретных навесных деталей. Транзисторы и другие полупроводниковые приборы в пленочном исполнении не нашли применения, так как получение в производственных условиях монокристаллических тонких пленок полупроводника с удовлетворительной структурой является очень сложной задачей.

Микросхемы по конструктивно-технологическим признакам принято классифицировать на полупроводниковые, пленочные и гибридные. В полупроводниковых ИС все элементы схемы (диоды, транзисторы, резисторы и т. д.) выполнены на основе одной пластинки полупроводникового материала (размером в несколько десятков мм2)—обычно монокристалла кремния. В пленочных ИС все элементы представляют собой пленки, нанесенные на диэлектрическое основание (подложку). Различают тонкопленочные и толстопленочные ИС. В гибридных ИС пассивные элементы и проводники выполнены в виде пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку, а активные элементы (бескорпусные диоды и транзисторы) являются встраиваемыми и входят в состав микросхемы как компоненты.

1 — экран; 2 — силовые линии электрического поля; 3 — проводниковая линия (/=6 мкм); 4 — диэлектрическое основание (е=10)