Реферат на тему "Разработка интегральных микросхем"




Реферат на тему

текст обсуждение файлы править категориядобавить материалпродать работу




Курсовая на тему Разработка интегральных микросхем

скачать

Найти другие подобные рефераты.

Курсовая *
Размер: 455.68 кб.
Язык: русский
Разместил (а): Алексей
1 2 3 4 5 6 7 8 Следующая страница

добавить материал

Введение
Существуют несколько разновидностей технологического изготовления интегральных микросхем (ИМС).
Гибридная технология – характеризуется тем, что пассивные элементы изготавливаются методом пленочной технологии. Основой является изоляционная пластина, на которую наносят резистивные изоляционные и проводниковые пленки. В результате получается конструкция в которой в качестве активных элементов используются бескорпусные диоды и транзисторы.
Тонкие пленки наносят  методом вакуумного напыления либо другим методом. Толстые пленки наносят методом шелкографии,  когда на нужные места подожки наносят обжигаемый слой пасты.
Недостаток: пониженная по сравнению с другими видами ИС плотность упаковки.
Преимущество: простота разработки и наладки новых функциональных схем (применяют для изготовления схем частного применения).
Гибридные ИС обладают рядом специфических особенностей, главная из которых является наличие навесных компонентов. Это связано с невозможностью промышленного изготовления пленочных транзисторов и прочих активных элементов. В ГИС реализуют высокие номиналы резисторов и конденсаторов, возможна их точная подгонка, что необходимо в измерительной и преобразовательной технике. Трудоемкость разработки ГИС значительно меньше, чем полупроводниковых ИС, технологическое оборудование для производства тонкопленочных структур, И особенно толстопленочных ИС дешевле.
Пленочная технология – характеризуется созданием пленочной ИС, имеющей подложку из диэлектрика (стекло, керамика и др.). Пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, катушки) и соединения между элементами, выполняются в виде различных пленок, нанесенных на подложку. Активные элементы не делаются пленочными, так не удалось добиться их хорошего качества. Таким образом, пленочные ИС содержат только пассивные элементы и представляют собой RC – цепи или какие либо другие схемы. Принято различать ИС тонкопленочные, у которых толщина пленок не более 2 мкм, и толстопленочные, у которых толщина пленок значительно больше. Подложки представляют собой диэлектрические пластины толщиной 0.5-1.0 мм, тщательно отшлифованные и отполированные.
Совмещенная технология – обладает преимуществом каждой из   рассмотренных технологий и исключает свойственные им недостатки. Конструктивной основой является полупроводниковый кристалл в объеме которого формируются все активные элементы (транзисторы, диоды), пассивные элементы создаются методом вакуумного напыления пленок. Изолирующие области получают путем использования пленок SiO2  или с помощью p-n переходов.
Недостаток заключается в необходимости сочетания двух типов технологических процессов: диффузии примеси (активных элементов) и напыления для пассивных элементов, что приводит к возрастанию цены на изготовление ИС. Однако совмещенная технология позволяет получить высокую степень интеграции и представляет возможность выбора параметров пассивных элементов в широких пределах.
Полупроводниковая технология – характеризуется тем, что как активные, так и пассивные элементы схем выполняются внутри объема полупроводника, который и является основой интегральной схемы (ИС). Основным полупроводниковым материалом является кремний, который обладает рядом ценных свойств и за большей, чем у германия ширины запрещенной зоны позволяет получить активные элементы с меньшими обратными токами. Кремневые транзисторы обладают более высоким порогом отпирания, что повышает помехоустойчивость аналоговых и цифровых ИС.
Простота получения изолирующей поверхности достигается путем окисления исходной кремниевой пластинки и образование пленки двуокиси кремния. Эта пленка используется в качестве маски при проведении диффузии в отдельных областях кристалла, а также для создания изоляции между отдельными элементами схемы. Полупроводниковые ИС обеспечивают высокую степень интегрирования.
Стоимость элементов микросхемы, выполненной в интегральном исполнении по полупроводниковой технологии, в значительной степени определяется площадью, занимаемой ими на полупроводниковой пластине.
Номиналы элементов, имеющих дискретные прототипы, ограничены. Практически нецелесообразно использовать для массового производства ИС “чистые” резисторы с номиналом выше 50 кОм. Конденсаторы с емкостью, превышающей несколько сотен пикофарад, приходится применять в виде отдельных навесных элементов. Желаемые номиналы резисторов не могут иметь малые допуски, хотя отношение сопротивлений одинаковых по форме резисторов на одной пластине можно выдержать довольно точно (1…2%), причем их температурная зависимость будет одинакова. Все элементы полупроводниковой структуры связаны между собой паразитными емкостями и проводимостями, что обусловлено плотной упаковкой и несовершенством методов изоляции элементов.
Преимущества полупроводниковых  ИМС перед гибридными таковы:
1.           Более высокая надёжность вследствие меньшего числа контактных соединений, ограниченного количества используемых материалов, а также из-за того, что полупроводниковую ИМС можно изготовить только из монокристаллической, сверхчистой, полупроводниковой структуры;
2.           Большая механическая прочность в результате меньших (примерно на порядок) размеров элементов;
3.                Меньшая себестоимость изготовления полупроводниковых ИМС вследствие более эффективного использования преимуществ  групповой технологии
В полупроводниковых ИС в качестве активных элементов могут использоваться биполярные и униполярные (полевые) интегральные структуры. Полупроводниковые ИС с биполярными транзисторами отличаются более высоким импульсным быстродействием (или рабочей частотой). Полупроводниковые цифровые ИС с униполярными транзисторами со структурой МОП отличаются наиболее высокой плотностью упаковки элементов и наименьшей стоимостью изготовления.   Биполярные транзисторы увеличивают стабильность схемы в широком диапазоне температур, позволяют реализовать наибольшее быстродействие и создать схемы с лучшей нагрузочной способностью. Биполярные структуры более устойчивы к электрическим нагрузкам.
Технология униполярных транзисторов позволят добиваться лучших шумовых характеристик [1, стр. 23].

Анализ технического задания
1.1 Анализ технических требований
В этом параграфе рассмотрено расширенное техническое задание на проектирование полупроводниковой интегральной микросхемы генератора напряжения в интегральном исполнении, в котором раскрыто содержание следующих пунктов:
1. Наименование изделия: полупроводниковая интегральная микросхема усилителя с непосредственной связью.
2. Назначение: Усилителями с непосредственной связью называют электронные схемы, усиливающие переменное напряжение требуемой формы [2, стр. 293].
3. Комплектность: одна микросхема.
4. Технические параметры:
напряжение питания – 10В (постоянного тока).
5. Требования к конструкции:
внешний вид интегральной микросхемы должен отвечать современным  требованиям к использованию в необходимом оборудовании;
габаритные размеры микросхемы  мм;
6. Характеристики внешних воздействий:
окружающая температура +40 10◦C; [12, стр. 384].
относительная влажность 30…85% при температуре +25◦C; [12, стр. 384].
вибрационные нагрузки с частотой 10-2000Гц и максимальным ускорением 10-20g;
многократные удары длительностью 2-6мс с ускорением 75-150g;
линейные нагрузки (центробежные) с максимальным ускорением 25-2000g;
атмосферное давление – 85.0…106.7 кПа (650…80мм.рт.ст.). [12, стр. 384].
по климатическим условиям эксплуатации ей присваиваивается индекс –  У(N) – умеренный.
7. Среднее время наработки до отказа должно быть не менее 15000 ч.
8. Тип производства – специализированный выпуск. [13, стр. 238].
1.2 Анализ электрической принципиальной схемы усилителя с непосредственной связью
Усилитель  с непосредственной связью собран на транзисторах VT1, VT2 – прямой проводимости. Сигнал  с входа поступает на разделительный конденсатор С1 и затем усиливаемый сигнал поступает на базу транзистора VT1. Смещенный сигнал поступает на RC фильтр, образующий отрицательную обратную связь. Далее сигнал поступает на транзистор VT2 и через фильтры включенные в коллекторную цепь поступает на выход схемы. Выходной сигнал снимают с резистора R7 и с общей точки минусовой шины. 
1.3 Анализ элементной базы генератора напряжения
Параметры элементов схемы используемые при разработке ИМС приведены в таблицах 1.1 – 1.4.

Таблица 1.1 - Параметры транзистора КТ 805А [4, стр. 491,502,503,524]
Параметр
Обозначение
Единица
измерения
Данные о параметрах
Максимально допустимый постоянный
ток коллектора
Ikmax
А
5
Максимально допустимый импульсный
ток коллектора
Ik, и max
A
8
Постоянное напряжение коллектор – эмиттер при определенном сопротивлении в цепи база - эмиттер
Uкэ R
В
100
Постоянное напряжение коллектор – эмиттер
Uкэ
В
100
Граничное напряжение биполярного транзистора
U кэо гр
В
160
Сопротивление перехода база - эмиттер
Rбэ
кОм
0.01
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора
Pк
Вт
30
Постоянный ток базы
Iб
А
2
Постоянный ток эмитера
Iэ
А
2
Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор - база
Uкб max
В
150
Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер - база
Uэб max
В
5
Коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером: отношение постоянного тока коллектора к постоянному току базы
h21э
-
15
Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером: частота, на которой h21э транзистора (включенного по схеме с общим эмиттером) равен единицы
fгр
МГц
10
Постоянный обратный ток коллектора
Iкбо
мА
60
Постоянный обратный ток   коллектор – эмиттер при определенном сопротивлении в цепи база - эмиттер
Ikэr
мА
60
Постоянный обратный ток эмитера
Iэбо
мА
100
Напряжение насыщения коллектор - эмитер
Uкэ нас
В
2.5

Продолжение табл. 1.1
Напряжение насыщения база - эмиттер
Uбэ нас
В
2.5
Время рассеивания параметра      биполярного транзистора
tрас
мкс
-
Время включения параметра      биполярного транзистора
tвкл
мкс
-
Время включения параметра      биполярного транзистора
tвыкл
мкс
-
Емкость коллекторного перехода. При увеличении обратного напряжения емкость уменьшается
Ск
пф
60
Емкость эмиттерного перехода. При увеличении обратного смещения на эмиттере емкость уменьшается.
Сэ
пф
115
Температура p-n перехода
Тп
◦С
<100

Таблица 1.2 -  Параметры транзистора КТ 502Е[4, стр.491,500,501,524]
Параметр
Обозначение
Единица
измерения
Данные о параметрах
Максимально допустимый постоянный
ток коллектора
Ikmax
мА
150
Максимально допустимый импульсный
ток коллектора
Ik, и max
мA
350
Постоянное напряжение коллектор – эмиттер при определенном сопротивлении в цепи база - эмиттер
Uкэ R
В
60
Постоянное напряжение коллектор – эмиттер
Uкэ
В
60
Сопротивление перехода база - эмиттер
Rбэ
Ом
10
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора
Pк
мВт
350
Коэффициент шума транзистора
Кш
Дб
-
Постоянный ток эмитера
Iэ
мА
1
Максимально допустимое постоянное напряжение коллектор - база
Uкб max
В
90
Максимально допустимое постоянное напряжение эмиттер - база
Uэб max
В
5
Коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером: отношение постоянного тока коллектора к постоянному току базы
h21э
-
40…120

Продолжение табл. 1.2
Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером: частота, на которой h21э транзистора (включенного по схеме с общим эмиттером) равен единицы
fгр
кГц
1
Постоянный обратный ток коллектора
Iкбо
мкА
1
Постоянный обратный ток   коллектор – эмиттер при определенном сопротивлении в цепи база - эмиттер
Постоянный обратный ток   коллектора - эмиттера
Iкэо
мкА
1
Напряжение коллектор - база
Uкб
В
3
Ток коллектора

мА
0.6
Ток перехода коллектор - эмитттер
Iкэо
мкА
50
Выходная полная проводимость
H22э
мкСм
5
Емкость коллекторного перехода. При увеличении обратного напряжения емкость уменьшается
Ск
пф
20
Температура p-n перехода
Тп
◦С
<80

Таблица 1.3 -  Параметры диода Д303[4, стр.473,474,476]
Параметр
Обозначение
Единица
измерения
Данные    о
параметрах
Средний прямой ток: среднее за период
значение тока через диод
Iпр.ср.
А
3
Импульсный прямой ток: наибольшее мгновенное  значение прямого тока, исключая повторяющиеся и неповторяющиеся переходные токи 
Iпр.и.
А
-
Максимально допустимое постоянное обратное напряжение
Uобр max
В
150
Среднее прямое напряжение: среднее за период значение прямого напряжения при заданном среднем прямом токе
Uпр ср
В
0.3
Средний прямой ток: среднее за период значение прямого тока через диод
Iпр.ср
А
3
Постоянный обратный ток, обусловленный
постоянным обратным напряжением
Iобр
мА
1
Время обратного восстановления: время переключения диода с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение от момента прохождения тока через нулевое значение до момента достижения обратным током заданного значения
Tвос.обр
мкс
-
Максимально допустимая частота: наибольшая
частота подводимого напряжения и импульсов тока, при которых обеспечивается надежная работа диода
fmax
кГц
5

Таблица 1.4 -  Параметры диода Д242Б [4, стр.473,474,476]
Параметр
Обозначение
Единица
измерения
Данные    о
параметрах
Средний прямой ток: среднее за период
значение тока через диод
Iпр.ср.
А
5
Импульсный прямой ток: наибольшее мгновенное  значение прямого тока, исключая повторяющиеся и неповторяющиеся переходные токи 
Iпр.и.
А
-
Максимально допустимое постоянное обратное напряжение
Uобр max
В
100
Среднее прямое напряжение: среднее за период значение прямого напряжения при заданном среднем прямом токе
Uпр ср
В
1.5
Средний прямой ток: среднее за период значение прямого тока через диод
Iпр.ср
А
5
Постоянный обратный ток, обусловленный
постоянным обратным напряжением
Iобр
мА
3
Время обратного восстановления: время переключения диода с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение от момента прохождения тока через нулевое значение до момента достижения обратным током заданного значения
Tвос.обр
мкс
-
Максимально допустимая частота: наибольшая
частота подводимого напряжения и импульсов тока, при которых обеспечивается надежная работа диода
fmax
кГц
1.1
1 2 3 4 5 6 7 8 Следующая страница


Разработка интегральных микросхем

Скачать курсовую работу бесплатно


Постоянный url этой страницы:
http://referatnatemu.com/16469



вверх страницы

Рейтинг@Mail.ru
Copyright © 2010-2015 referatnatemu.com