Внутризаводского электроснабжения

принято считать полупроводниковые ИМС с компонентами, выполненными на основе БТ. Активными компонентами в биполярных ИМС являются транзисторы, в основном, типа п-р-п, а пассивными — элементы транзисторной структуры: диодами и конденсаторами — эмиттерный и коллекторный /7-п-переходы и переходы металл—полупроводник (диоды Шотки); резисторами — диффузионные или эпитаксиаль-ные коллекторные области. Как правило, компоненты биполярных ИМС электрически изолированы от полупроводниковой подложки и между собой с помощью дополнительных конструктивных элементов; они объединены в функциональную схему путем металлизации внутрисхемных соединений. Использование металлизации для соединения компонентов биполярной ИМС является принципиально необходимым, поскольку соединяемые области. имеют различный тип электропроводности (электронный и дырочный). Для изоляции компонентов используются обратносмещенные р-п-переходы, диэлектрические области или их комбинации.

областям, четвертый — для металлизации внутрисхемных соединений. Такое количество фотошаблонов необходимо, но в ряде случаев недостаточно.

Интегральные логические схемы данного класса обладают следующими преимуществами: отсутствием металлизации внутрисхемных соединений, используемой для соединения отдельных инверторов в схему логического вентиля; реализацией на одном кристалле как вентилей И — НЕ, так и ИЛИ — НЕ путем изменения топологии; отсутствием изоляции между элементами. Перечисленные преимущества значительно расширяют функциональные возможности логических схем с инжекционным питанием. Такие базовые логические элементы могут быть изготовлены по обычной планарно-эпитаксиальной технологии без увеличения числа технологических операций, а также числа фотошаблонов, необходимых для формирования структуры классической И2Л.

В ПЗУ в качестве запоминающего элемента используют диоды на основе p-n-перехода и ДШ, БТ, МОП-транзисторы и ПТУП. Вид запоминающего элемента определяет вид ПЗУ. Поэтому признаку ПЗУ первого класса подразделяются на три вида (табл. 4.1). В пределах вида имеется множество разновидностей, отличающихся физической структурой и схемотехнической организацией. В качестве элементов программирования применяют контактные окна или металлизацию внутрисхемных соединений в накопителе. Запись осуществляют в процессе изготовления на этапе создания металлизации внутрисхемных соединений с помощью фотошаблонов металлизации или контактных окон.

б) выполнение внутрисхемных соединений;

Одной из основных проблем при решении задачи размещения элементов ИМС является формализация технологических и схемотехнических ограничений, а также выбор критерия оптимальности размещения для достаточно широкого класса схем. В настоящее время можно назвать только один общий критерий, обязательный для всех ИМС с однослойной металлизацией, который заключается в минимизации числа пересечений межэлементных соединений. Задачу размещения элементов целесообразно решать в две стадии. На первой стадии определяется характер размещения элементов, обеспечивающий минимум числа пересечений, а на второй стадии осуществляется привязка к конкретным геометрическим размерам. Первая стадия сводится к экстремальной задаче комбинаторного типа, которая может быт^ решена методами дискретной оптимизации. В случае получения неоднозначного решения требуется учитывать схемотехнические и технологические ограничения, свойственные конкретной схеме. Распространенный в настоящее время метод оценки качества размещения элементов в процессе выполнения внутрисхемных соединений является неудовлетворительным, так как он является по существу методом проб и ошибок и не гарантирует ни получения размещения вообще, ни тем более получения оптимального размещения. Анализ проблемы размещения элементов показывает, что для ее решения возможно применение аппарата математического программирования.

В большинстве известных практических программ, р;,?рабо-танных для выполнения внутрисхемных соединений, используются различные модификации известного алгоритма Ли. Как

правило, решение этих программ требует значительных затрат машинного времени. Например, для расчета схемы с количеством элементов не более 15 на ЭВМ с быстродействием ,(3-=-5)-104 операций в секунду затрачивается до 3 ч машинного времени. Поэтому одной из основных проблем при выполнении внутрисхемных соединений является создание высокоэффективных вычислительных средств.

В КМДП-ИМС логические уровни являются фиксированными и экстремальными, причем напряжение питания ?ип соответствует уровню логической единицы, а напряжение, близкое к нулю, — уровню логического нуля. Так как оба эти уровня не зависят от параметров транзисторных структур (порогового напряжения и крутизны), то отпадает необходимость в топологическом расчете на основе статических требований. Возникающую в связи с этим свободу выбора можно целиком использовать для проектирования КМДП-ИМС, обладающих топологией, которая позволяет получить оптимальные динамические характеристики, т. е. высокое быстродействие при минимальном потреблении мощности. В этом заключается принципиальное отличие топологического проектирования КМДП-ИМС от проектирования МДП-ИМС на транзисторах с каналами одного типа электропроводности. Для минимизации потребляемой мощности необходимо уменьшать как отношение ширины канала к его длине, так и абсолютное значение длины канала. При расчете геометрических размеров транзистора длину его канала выбирают равной минимально допустимому значению. Современная фотолитография позволяет получать минимальную длину канала 2—6 мкм. Ширину канала определяют исходя из требований, предъявляемых к крутизне. При разработке топологии КМДП-ИМС необходимо учитывать особенности их структуры, которая включает в себя две области с различными типами электропроводности. В одной из этих областей создается ключевая подсхема, в другой — нагрузочная. Поскольку МДП-транзисторы с каналами обоих типов электропроводности схемотехнически взаимосвязаны, их следует размещать так, чтобы длина внутрисхемных соединений между ними была минимальной. Поэтому обычно МДП-транзисторы размещают вдоль границы р-п-перехода между исходным мо- Рис 3 5 Структура элемента КМДП-

Использование элементов графического преобразования осуществляют перекладыванием ребер графа до тех пор, пока число пересечений внутрисхемных соединений не будет сведено к минимуму. При этом одновременно решают задачу взаимного расположения элементов и соединений с учетом равномерного распределения мощности рассеяния, равномерного расположения периферийных контактных площадок и кратчайшего пути прохождения электрических сигналов.

В то же время при использовании принципа масштабирования встречаются ограничения, связанные с физическими явлениями в транзисторах и с такими факторами, как рассеяние теплоты кристаллом, надежность внутрисхемных соединений, увеличение сопротивления соединений, рост паразитных связей и др. Улучшение параметров транзисторов и БИС (СБИС) на их основе путем пропорциональной миниатюризации требует усовершенствования не только методов создания этих транзисторов и БИС, но и методов формирования внутрисхемных соединений, а также конструкционных изменений кристалла (в части расположения функциональных и входных/выходных транзисторов, периферийных контактных площадок и др.).

2.7. Генплан предприятия для нанесения сети внутризаводского электроснабжения и местоположения ГПП

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ ВНЕШНЕГО И ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Рассмотрим принципы построения некоторых типичных схем внутризаводского электроснабжения от ГПП до цеховых подстанций. Электроснабжение при этом может осуществляться по радиальным и магистральным схемам различных модификаций.

§ 4.5. Технико-экономический расчет выбора напряжений и схем внутризаводского электроснабжения

Стандартными напряжениями для сетей внутризаводского электроснабжения являются напряжения 6, 10, 20, 35, 110 кВ. При этом напряжение 20 кВ применяют редко, так как выпуск электроаппаратуры для РУ на указанное напряжение пока не налажен.

§ 4.5. Технико-экономический расчет выбора напряжений и схем внутризаводского электроснабжения................ 179

Тиристорные переключающие устройства с вольтодобавочными трансформаторами получили эффективное применение в системах внутризаводского электроснабжения для трансформаторов (6— 10)/0,4 кВ.

Учебник предназначен для студентов вузов, изучающих вопросы электроснабжения промышленных предприятий и внутризаводского электроснабжения. Может быть полезен инженерам отделов главного энергетика промышленных предприятий, транспорта, городов и сельского хозяйства.

4. Дальнейшее совершенствование методики определения электрических нагрузок. Правильное определение ожидаемых нагрузок способствует решению общей задачи оптимизации построения систем внутризаводского электроснабжения. В этом направлении уже многое сделано ГПИ Тяжпромэлектропроект и другими организациями, но эта работа должна продолжаться.

Наиболее эффективным средством расчетов являются цифровые ЭВМ. В МЭИ разработана в 1973 г. универсальная программа расчета несинусоидальности токов и напряжений в системах внутризаводского электроснабжения [33]. Программа написана на языке АЛГОЛ-60 и транслирована применительно к цифровой ЭВМ БЭСМ-4.

б) Определение убытка при отклонениях напряжения в системах внутризаводского электроснабжения