Интегральной электроники

Когда фоторезистор подвергается немонохроматическому излучению заданного спектрального состава, величина S/ определяет интегральную чувствительность. Для измерения интегральной чувствительности фотоэлектрических приборов принято использовать лампу накаливания с вольфрамовой нитью при температуре 2850 К. Чувствительность фоторезисторов достигает 20 А/лм.

При освещении tt-базы в ней генерируются пары электрон — дырка. Для рассматриваемого типа базы неосновными носителями являются дырки, которые диффундируют к коллекторному переходу и переходят в коллекторную область. Это вызывает увеличение обратного тока коллектора. При постоянном напряжении эмиттер — база работа фототранзистора и его характеристики аналогичны характеристикам обычного диода. Переход дырок в коллектор приводит к накоплению в базе нескомпенсированного отрицательного объемного заряда, а следовательно, и уменьшению потенциального барьера эмиттерного перехода и увеличению тока /к. Это явление эквивалентно усилению интегральной чувствительности фототранзистора. Фототранзистор можно включать в измерительные схемы как обычный транзистор по схеме с ОЭ, ОБ и ОК.

Для объективной оценки чувствительности фоторезистора введено понятие интегральной чувствительности К0. Интегральной чувствительностью фоторезистора называют число микроампер фототока, приходящегося на один люкс интегральной освещенности (т. е. освещенности в пределах всего спектра) и на один вольт приложенного напряжения.

Для регистрации излучения на различных участках спектра используют приемники излучения. Выбор приемника излучения определяется условиями его работы, которые диктуют тэебования к его параметрам: спектральной характеристике, интегральной чувствительности, постоянной времени, энергетическому горогу, чувствительности.

15.6. К понятию об интегральной чувствительности фотоэлемента.

Под действием светового потока, проникающего через полупрозрачный электрод и тонкий слой n-полупроводника, вследствие фотоэффекта в /^-полупроводнике образуется повышенная концентрация электронно-дырочных пар. Электроны увлекаются потенциальным барьером на границе р—п перехода и беспрепятственно проникают в слой n-полупроводника, заряжая его отрицательно, а дырки, оставшиеся в /^-полупроводнике, заряжают его положительно. В результате этого процесса между электродами возникает разность потенциалов, значение которой зависит от интенсивности светового потока и интегральной чувствительности фотоэлемента.

Следствием линейности световой характеристики фотодиода является независимость интегральной чувствительности фотодиода от приложенного обратного напряжения. Поэтому одним из основных параметров фотодиода является не удельная интегральная чувствительность, а просто интегральная чувствительность:

Поскольку вакуумные ФЭ по своим параметрам (за исключением интегральной чувствительности) и их стабильности превосходят все другие виды фотоэлементов, то точные измерения световых сигналов следует производить с помощью вакуумных ФЭ.

Благодаря высокому значению интегральной чувствительности фотодиоды, как и ФС, применяются в схемах фотореле различного назначения (см. схемы 15.12), а также в качестве датчиков в схемах измерения неэлектрических величин.

Интегральная чувствительность фотоумножителя равна произведению интегральной чувствительности фотокатода К на коэффициент усиления фотоумножителя

Для фоторезисторов в качестве параметра используют величину удельной интегральной чувствительности, мА/(В -лм), к световому потоку:

Положительный опыт разработки и применения малых ЭВМ оказал влияние на направление развития интегральной электроники. При переходе от схем с малой и средней степенями интеграции к интегральным микросхемам с большой и сверхбольшой степенями интеграции (БИС и СБИС) возникает проблема их применимости. Интегральную микросхему с большой степенью интеграции (БИС), содержащую тысячи логических элементов, не говоря о СБИС с ее десятками тысяч и более элементов, если это не схема памяти, трудно сделать пригодной для широкого круга потребителей. Первоначально считалось, что на основе автоматизированного проектирования будут выпускаться заказные БИС и СБИС, изготовляемые по индивидуальным требованиям заказчиков. Однако в дальнейшем оказался возможным и другой путь — создание на одной или нескольких БИС или СБИС функционально законченного (8—16 разрядов и более) устройства обработки информации. Это устройство (микросхему или несколько образующих его микросхем) называют микропроцессором, так как оно по своим логическим функциям и структуре напоминает упрощенный вариант процессора обычных ЭВМ. Микропроцессоры (МП) по быстродействию и возможностям системы команд приближаются к процессорам малых ЭВМ. Однако из-за ограниченного числа выводов корпуса МП (обычно 42) трудно реализовать интерфейс МП с внешним оборудованием с высокой пропускной способностью. В табл. 1.1 приведены характеристики некоторых микропроцессоров.

Планарные транзисторы. Конструктивной особенностью пла-нарных транзисторов является расположение в одной . плоскости (в одном плане) эмиттерной, базовой и коллекторной областей. . • Планерная технология бурно развивалась в течение последних • десяти лет и явилась основой совершенствования полупроводниковых приборов, а также интегральной электроники. Она имеет ряд существенных преимуществ, так как позволяет вводить примеси в локальные области. Эта технология использует ряд новых методов создания р—n-перехода: фотолитографию, локальную диффузию, защиту поверхности полупроводниковых пластин окислом.

Микроминиатюризация изделий интегральной электроники значительно опережает развитие и миниатюризацию пассивных дискретных ЭРЭ — резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, трансформаторов, дросселей, разъемных соединителей и др., имеющих не совместимые с ИМС и БИС габариты, технологию монтажа и условия эксплуатации. При высоком уровне использования ИМС и БИС и малом количестве дискретных ЭРЭ (2—5%) объем, занимаемый последними, составляет 10—15% от объема ячейки, а зона дополнительных устройств (амортизаторов, реле, резонаторов), обеспечивающих условия эксплуатации этих ЭРЭ — 15—30% от объема блока. Проблема компоновочной совместимости элементной базы решается, как правило, мерами рационального размещения крупногабаритных ЭРЭ на отдельных платах (см. 2.11) или на платах вторичных источников питания.

5 ?. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

60-е годы, начало 70-х годов были годами новых качественных изменений в полупроводниковой интегральной электронике, генерации новых идей, технологий, полупроводниковых приборов и устройств. Одновременно это были годы чрезвычайно быстрого роста сложности интегральной электроники: функциональной (от триггера до однокристальной микроЭВМ), конструктивной (от ИМС, содержащих несколько элементов, до больших интегральных схем — БИС, содержащих несколько тысяч элементов на кристалле, и сверхбольших интегральных схем — СБИС, содержащих несколько сот тысяч элементов на кристалле), технологической (минимальный размер элементов снизился с 50 мкм в 1960 г. до 2 мкм в 1980 г. и продолжает снижаться).

Это можно сделать только за счет внедрения группового производства с высоким уровнем автоматизации, с использованием гибких производственных систем. Производство изделий интегральной электроники как раз и основывается на той прогрессивной технологии, которая удовлетворяет всем указанным требованиям.

кафедра физико-химических основ технологии микроэлектроники Московского института электронной техники (зав. кафедрой— д-р техн. наук, проф. Ю. Д. Чистяков); д-р техн. наук, проф. Я. А. Федотов (зав. кафедрой интегральной электроники Московского института радиотехники, электроники и автоматики)

Авторы выражают глубокую благодарность лауреату Ленинской премии, заведующему кафедрой интегральной электроники МИРЭА, д-ру техн. наук, проф. Я. А. Федотову и коллективу кафедры «Физико-химические основы технологии микроэлектроники», МИЭТ, возглавляемой заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, д-ром техн. наук, проф. Ю. Д. Чистяковым, за ряд полезных замечаний, способствовавших улучшению содержания книги.

27. Носов Ю. Р., Пет росян ц Н. О., Шили н В. А. Математические модели элементов интегральной электроники. — М.: Сов. радио, 1976.— 304 с.

Стремление к повышению надежности и уменьшению стоимости аппаратуры привело к созданию новой электронно-технологической базы вычислительной техники на основе интегральной электроники.

основе интегральной электроники.