Транзисторы со структурой металл-окисел-полупроводник (МОП). Полевые транзисторы с управляющим переходом и барьером Шоттки. Диоды интегральных схем, их конструкции и основы технологии. Эквивалентные схемы и модели диодов ИС. Основные характеристики и параметры. Биполярные транзисторы интегральных схем, их конструкции и основы технологии. Эквивалентные схемы и модели транзисторов ИС. Методы изоляции транзисторов в ИС. Полупроводниковые резисторы и конденсаторы.
Контрольные вопросы:
1. Почему электрон в полупроводниковом кристалле участвует в электропроводности, если он находится в зоне проводимости и не может переносить заряд, если он находится в заполненной валентной зоне?
2. Является ли случайностью то, что такие образующие полупроводниковые кристаллы элементы как C, Si, Ge, Sn принадлежат к IV группе периодического закона ?
3. Назовите полупроводниковые соединения, которые можно образовать из элементов III и V групп периодического закона . У каких из них ширина запрещенной зоны будет больше, у каких меньше?
4. Почему в элементарных полупроводниках, например, IV группы таблицы Менделеева при увеличении атомного веса ширина запрещенной зоны уменьшается?
5. Почему введение в кремний или германий примесных атомов, принадлежащих к третьей группе таблицы Менделеева (B, Al, Ga, In), приводит к появлению свободных дырок в валентной зоне?
6. Что такое собственная концентрация носителей заряда?
7. Что такое собственная проводимость?
8. Каково соотношение значений проводимости для проводников, полупроводников и диэлектриков?
9. Какой из перечисленных материалов при комнатной температуре имеет самую низкую собственную проводимость: Ge, Si, GaAs?
10. У какого из перечисленных материалов самая высокая собственная концентрация носителей заряда Ge, Si, GaAs?
11. Какие процессы называются неравновесными?
12. Какие параметры областей p-n-перехода оказывают влияние на высоту потенциального барьера?
13. От каких параметров p- и n-областей зависит ширина ОПЗ в p-n-переходе?
14. Как для идеального p-n-перехода обратный ток зависит от температуры?
15. Как будет изменяться величина обратного тока pn-перехода при увеличении степени легирования его областей?
16. Как будет изменяться величина контактной разности pn-перехода при увеличении степени легирования его областей?
17. Как для pn-перехода будет зависеть от приложенного напряжения коэффициент выпрямления, равный отношению прямого тока к обратному (при постоянном напряжении на переходе)?
18. Объясните почему возникает эффект усиления в структуре из двух расположенных близко pn-переходов?
19. Что такое металлургическая граница?
20. Дайте классификацию переходов.
21. Поясните роль обедненного слоя.
22. Чем определяется величина потенциального барьера перехода?
23. В чем разница между несимметричным и плавным переходом?
24. Что такое прямое напряжение и как изменяется величина потенциального барьера в результате его воздействия?
25. Поясните влияние обратного напряжения на величину потенциального барьера.
26. Какова зависимость ширины перехода от полярности и величины приложенного напряжения?
27. Нарисуйте ВАХ идеализированного р-n-перехода.
28. Что называют напряжением открытого перехода U+ и каковы его величины при нормальном и микрорежиме?
29. Какова величина диффузионного сопротивления р-n-перехода?
30. Что такое ток термогенерации?
31. Охарактеризуйте виды пробоя р-n-перехода.
32. В чем отличие диффузионной емкости от барьерной?
33. Что такое барьер Шоттки?
34. Каковы основные качества диода Шоттки?
35. В чем преимущества диода Шоттки по сравнению с обычным р-n-переходом?
36. Чем отличаются МОП-транзисторы со встроенным и индуцированным каналом?
37. Что такое пороговое напряжение МОП-транзистора?
38. С чем связан наклон ВАХ в области насыщения?
39. В каком режиме МОП-транзистор может использоваться в качестве омического сопротивления?
40. Дайте определение крутизны МДП-транзистора.
41. Дайте определение напряжения отсечки полевого транзистора.
42. Как соотносятся входные сопротивления МОП - и полевого транзистора?
43. Как изменяется длина канала полевого транзистора в пологой области при увеличении напряжения на стоке?
44. Сравните быстродействие МОП - и полевых транзисторов.
45. Чем отличаются бездрейфовые и дрейфовые биполярные транзисторы?
46. Какое смещение имеют эмиттерный и коллекторный переходы при нормальном активном режиме?
47 Назовите основные схемы включения биполярных транзисторов.
48. Дайте определение коэффициенту переноса и коэффициенту инжекции.
49. Как связаны коэффициенты усиления эмиттерного и базового тока?
50. Как связан коэффициент переноса с шириной базы?
51. Как изменяется коэффициент усиления с увеличением температуры?
52. В чем заключается эффект Эрли?
53. Что такое напряжение смыкания?
54. Каков порядок величины сопротивления базы?
55. Почему для изготовления большинства полупроводниковых приборов используются монокристаллические материалы?
56. Перечислите основные технологические операции получения монокристаллического кремния.
57. Для чего при производстве ИС на монокристаллических подложках выращивают эпигаксиальные слои кремния?
58. Назовите акцепторные примеси для легирования кремния.
59.Какие донорные примеси кремния вы знаете?
60. Назовите основные операции технологического процесса изготовления ИС.
61. Каковы в настоящее время пределы разрешения литографии?
62. Какие металлы и почему используются в качестве подслоя при нанесении металлических пленок?
63. Чем обусловлены максимально достижимые пределы миниатюризации проводников ИС?
3. Тема 3. Базовые элементы интегральных схем цифровой
и аналоговой схемотехники
Основы аналоговой и цифровой схемотехники. Статический и динамический режим биполярного ключа (инвертора). Ключ с барьером Шоттки. Переключатель тока.
Статический режим простейшего усилителя. Переходные процессы в простейшем усилителе. Простейшие усилители на МДП-транзисторах. Дифференциальные усилители. Операционные усилители. Выходные каскады. Стабилизаторы напряжения и тока.
Логические элементы на биполярных транзисторах НЕ. ИЛИ-НЕ, И-НЕ и их анализ. Базовые логические элементы РТЛ, ДТЛ, ТТЛ, ЭСЛ, ИИЛ.
Транзисторные ключи МОП ИС. Логические элементы на МОП-транзисторах НЕ. ИЛИ-НЕ, И-НЕ. Базовые КМОП логические элементы. Логические элементы на совмещенных биполярных и МОП-транзисторах (БиКМОП). Параметры логических элементов.
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение элементам интегральных схем.
2. Какие основные методы изоляции элементов вы знаете?
3. В чем их принципиальные достоинства и недостатки?
4. В каком направлении продолжается прогресс в разработке методов изоляции элементов?
5. Почему пробивное напряжение коллекторного перехода n-р-n-транзистора больше эмиттерного?
6. Нарисуйте структуру интегрального n-р-n - (р-n-р)-транзистора и укажите на ней все паразитные параметры. Какими из этих параметров ограничивается время переключения интегральных транзисторов?
7. Какие разновидности интегральных биполярных транзисторов вы знаете?
8. Перечислите основные операции создания структур биполярных транзисторов.
9. Нарисуйте несколько вариантов диодного включения транзисторов.
10. Нарисуйте структуру комплементарной пары МОП-транзисторов.
11. В чем заключается принцип самосовмещения при изготовлении МОП-транзисторов? При изготовлении каких еще других интегральных структур используется этот принцип?
12. Как изготавливается поликремниевый затвор? Каковы преимущества использования поликремниевой металлизации?
13. Какие структуры используются в качестве конденсаторных?
14. Можно ли изготовить по технологии кремниевых ИС катушки индуктивности?
15. Чем отличаются передаточные характеристики инвертирующих и неинвертирующих электронных схем?
16. Чем определяется остаточное напряжение простейшего ключа на биполярном транзисторе?
17. Сформулируйте критерий насыщения ключа на биполярном транзисторе и дайте определение степени насыщения,
18. Может ли простейший ключ на биполярном транзисторе быть использован в качестве усилителя?
19. Какими параметрами определяется нагрузочная способность ключа? Почему необходим запас по нагрузочной способности?
20. Какими динамическими параметрами характеризуются переходные процессы в простейшем биполярном ключе?
21. Каково влияние барьерной и диффузионной емкостей коллекторного перехода на переходные процессы в простейшем биполярном ключе?
22. Как исключается насыщение транзисторов в переключателе тока? Чем обусловлено его высокое быстродействие?
23. Опишите принцип действия и основные характеристики МДП-транзисторного ключа с резистивной нагрузкой,
24. Опишите принцип работы и характеристики ключа на комплементарных МДП-транзисторах.
25. Чем обусловлена инерционность МДП-транзисторных ключей?
26. Сколько последовательных инвертирующих ключевых ячеек должно быть в кольцевой цепочке, чтобы она имела два устойчивых состояния?
27. Как осуществляется установка состояния триггера? Существуют ли ограничения на комбинации сигналов установки?
28. Опишите принцип работы и назначение триггера Шмитта. Что такое порог срабатывания и порог отпускания?
4. Тема 4. Функциональные элементы и узлы
цифровой электроники
Логические функции и базовые логические элементы. Комбинационные цифровые устройства. Дешифраторы и преобразователи кодов. Мультиплексоры и демультиплексоры. Арифметические устройства. Арифметико-логические устройства. Последовательностные цифровые устройства. Интегральные триггеры. Счетчики импульсов. Регистры. Полупроводниковые запоминающие устройства.
Цифро-аналоговые преобразователи и аналого-цифровые преобразователи. Основные характеристики ЦАП и АЦП.
Генераторы электрических колебаний и импульсные генераторы на базе операционных усилителей и базовых логических элементов.
Контрольные вопросы:
1. Перечислите и опишите свойства простейших логических операций, выполняемых логическими элементами.
2. Опишите принцип действия элементов резисторно-транзисторной логики.
Какую элементарную функцию выполняет элемент РТЛ?
3. Как реализуются логические функции И-НЕ и ИЛИ-НЕ в транзисторно-транзисторной логике?
4. Чем определяются входные токи ТТЛ-элемента при высоком и низком логических уровнях на входе?
5. Опишите работу логического элемента ТТЛ со сложным инвертором. Перечислите типы и особенности современных разновидностей ТТЛ-элементов.
6. Опишите принцип действия и характеристики И2Л-элементов. Как реализуются логические функции на таких элементах?
7. Как реализуются логические функции в схемах на переключателях тока (ЭСЛ)? Почему в схемах на ЭСЛ-элементах обеспечивается высокое быстродействие?
8. Опишите принцип действия логических элементов на МОП-транзисторных ключах с резистивной и динамической нагрузкой.
9. Как реализуются простейшие логические функции в КМОП-логических элементах? Как строятся логические элементы на КМОП-ключах коммутации?
10. Опишите принцип действия БиКМОП-логического элемента.
Какие параметры удается улучшить при использовании этих элементов по сравнению с КМОИ-логическими элементами?
11. Перечислите справочные параметры, характеризующие интегральные логические элементы. Что такое работа переключения?
12. Опишите основные разновидности интегральных триггеров. Приведите пример реализации записи информации в триггер.
13. Опишите основные разновидности (по выполняемым функциям) запоминающих устройств и элементную базу, на основе которой они могут быть реализованы.
14. Какую структуру имеют оперативные запоминающие устройства с произвольной выборкой? Опишите реализацию запоминающих ячеек на различных типах логических элементов.
15. Какие физические принципы, схемотехнические и технологические приемы используются для записи информации в интегральные микросхемы постоянных запоминающих устройств?
16. Как классифицируются интегральные микросхемы по степени интеграции? Что такое ИС на базовых матричных кристаллах и программируемые логические матрицы?
17. Какие физические и конструктивно-технологические ограничения препятствуют повышению степени интеграции?
Как могут быть преодолены некоторые из этих ограничений?
18. Какие функции выполняет идеальный операционный усилитель? Приведите схему и характеристики инвертирующего усилителя на базе ОУ.
19. Опишите основные статические и динамические параметры реальных интегральных операционных усилителей. Как обеспечиваются точностные параметры ОУ?
20. В чем причины отказов интегральных микросхем? Проведите классификацию методов испытаний, используемых для отбраковки и определения показателей надежности ИС.
5. Тема 5. Электроника ЭВМ
Элементы цифровой вычислительной техники. Большие и сверхбольшие интегральные схемы. Цифровые микропроцессоры и однокристальные микро-ЭВМ. Вопросы конструирования и технологии ИС. Основные представления о автоматизированном проектировании и производстве ИС.
Электроника больших ЭВМ и персональных компьютеров.
Элементы функциональной микроэлектроники. Проектная норма. Закон Мура. Масштабирование ИС. Представления о наноэлектронике.
Источники электропитания ЭВМ. Представление об аппаратах бесперебойного питания.
Тенденции развития полупроводниковой компьютерной электроники. Заключение.
Контрольные вопросы.
1. Перечислите поколения персональных компьютеров.
2. Перечислите ведущие фирмы, выпускающие персональные компьютеры.
3. Перечислите ведущие фирмы, выпускающие микропроцессоры для персональных компьютеров.
4. Как определяется степень интеграции ИС?
5. Чем отличаются большие и сверхбольшие интегральные схемы?
6. Что такое микропроцессор?
7. Какие основные узлы включает микропроцессор?
8. Чем отличаются цифровые микропроцессоры от однокристальных микро-ЭВМ?
9. В чем заключается конструирование ИС?
10. В чем заключается технологи ИС?
11. Основные представления о автоматизированном проектировании и производстве ИС.
12. Основные представления о автоматизированном проектировании ИС.
13. Основные представления о автоматизированном производстве ИС.
14. Что такое – функциональная микроэлектроника?
15. Что такое – проектная норма?
16. Закон Мура.
17. Что такое - масштабирование ИС.
18. Представления о наноэлектронике.
19. Источники электропитания ЭВМ.
20. Каковы основные требования к источнику электропитания ЭВМ?
21. Представление об аппаратах бесперебойного питания.
22. Тенденции развития полупроводниковой компьютерной электроники.
Планы проведения семинарских занятий
6. Семинарское занятие № 1
Тема: «Введение. Предмет компьютерной электроники».
Обсуждаемый вопрос – значение дисциплины и предметная область компьютерной электроники
Темы докладов, рефератов, сообщений:
1. Сущность предмета – компьютерная электроника
2. История развития компьютерной электроники.
3. Естественнонаучные основы компьютерной электроники.
4. Цифровые системы и представление информации.
5. Теоретические основы компьютерной электроники.
6. Основные понятия алгебры логики (булевой алгебры).
7. Базовые логические функции, основные соотношения алгебры логики.
8. Физико-технологические основы микроэлектроники и наноэлектроники.
9. Классификация и обзор интегральных схем.
10. Особенности интегральных схем как нового типа электронных приборов.
11. Краткий исторический обзор развития полупроводниковой электроники.
12. Полупроводниковая и компьютерная электроника – катализатор научно-технического прогресса.
Вопросы для самопроверки и дискуссии:
1. Опишите коротко историю развития компьютерной электроники.
2. Характеризуйте поколения вычислительной техники.
3. Каковы естественнонаучные основы компьютерной электроники?
4. Что такое – цифровая система?
5. Как представляется информации в цифровых системах?
6. Каковы основные понятия алгебры логики (булевой алгебры)?
7. Технологические основы микроэлектроники и наноэлектроники?
8. Что такое микроэлектроника?
9. Что такое наноэлектроника?
10. Что такое интегральная схема?
11.Классификация и обзор интегральных схем.
12. Особенности интегральных схем как нового типа электронных приборов.
13. Дайте краткий исторический обзор ИС.
14. В чем состоят основные преимущества приборов, выполненных на ИС, по сравнению с приборами, выполненными на дискретных схемах?
15. Поясните смысл понятия «микроэлектроника».
16. Дайте классификацию ИС.
17. Какие сложности возникают при применении полупроводниковых ИС?
18. Что такое совмещенная ИС?
19. Как характеризуется функциональная сложность ИС?
20. Как характеризуют уровень технологии изготовления ИС?
21. Дайте определение понятия «биполярная ИС».
22. Дайте определение МОП ИС.
23. Что такое гибридная ИС?
24. Каким образом в ИС достигается высокая надежность?
25. Каковы особенности схемотехнических решений в микроэлектронике?
26. Что называют функциональной сложностью ИС?
27. Перечислите три главных аспекта развития микроэлектроники и покажите связь между ними.
28. В чем сущность группового метода производства?
29. Что достигается увеличением размера кристалла и пластины?
30. В чем заключаются недостатки планарной технологии?
7. Семинарское занятие № 2
Тема: «Полупроводники, полупроводниковые приборы и элементы ИС».
Обсуждаемый вопрос – устройство полупроводниковых приборов.
Темы докладов, рефератов, сообщений:
1. Классификация полупроводников, их основные свойства и характеристики.
2. Структура полупроводников. Носители заряда. Энергетические уровни и зоны, распределение носителей заряда в зонах проводимости.
3. Законы движения и сохранения носителей заряда в полупроводниках.
4. Классификация полупроводниковых приборов и элементов ИС. Полупроводниковые переходы и контакты. Многообразие подходов к классификации.
5. Электронно-дырочные переходы. Выпрямление на р-n переходе.
6. Переходы и контакты полупроводник-металл. Выпрямление на переходах с барьером Шоттки.
7. Физические принципы работы биполярных транзисторов. Основные свойства, характеристики и параметры.
8. Физические принципы работы биполярных транзисторов. Эквивалентные схемы, модели и параметры.
9. Классификация полевых транзисторов. Конструкции полевых транзисторов на основе МОП структуры, с управляющим переходом (ПТУП) и затвором Шоттки (ПТШ).
10. Физические принципы работы полевых транзисторов. Основные свойства, характеристики и параметры.
11. Физические принципы работы полевых транзисторов. Эквивалентные схемы, модели и параметры.
12. Биполярные транзисторы n-р-n и р-n-р типов. Сопоставление свойств и характеристик.
13. Схемы включения транзисторов с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Коэффициент передачи тока эмиттера и тока базы транзистора.
14. Входные, передаточные и выходные характеристики биполярных транзисторов, включенных по схемам с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором.
15. Биполярные транзисторы ИС, их конструкции и основы технологии. Методы изоляции транзисторов в ИС.
16. Биполярные транзисторы ИС. Эквивалентные схемы и модели транзисторов ИС с различными способами изоляции элементов в ИС.
17. Интегральные диоды на основе биполярных транзисторов. Сопоставление свойств и характеристик.
18. Диоды интегральных схем, их конструкции и основы технологии. Основные характеристики и параметры.
19. Диоды интегральных схем. Эквивалентные схемы и модели диодов ИС. Основные параметры.
20. Транзисторы ИС со структурой металл-окисел-полупроводник (МОП), их конструкции и основы технологии.
21. Транзисторы ИС со структурой металл-окисел-полупроводник (МОП). Основные характеристики и параметры.
22. Транзисторы ИС со структурой металл-окисел-полупроводник (МОП). Эквивалентные схемы и модели
23. Полевые транзисторы ИС с управляющим переходом. Эквивалентные схемы и модели. Основные характеристики и параметры.
24. Полевые транзисторы ИС с барьером Шоттки. Эквивалентные схемы и модели. Основные характеристики и параметры.
25. Полупроводниковые резисторы ИС. Их конструкции и основы технологии.
Основные характеристики и параметры.
26. Полупроводниковые резисторы ИС. Эквивалентные схемы и модели. Основные характеристики и параметры.
27. Полупроводниковые конденсаторы. Их конструкции и основы технологии.
Основные характеристики и параметры.
28. Полупроводниковые конденсаторы. Эквивалентные схемы и модели. Основные характеристики и параметры.
Вопросы для самопроверки и дискуссии:
1. Почему электрон в полупроводниковом кристалле участвует в электропроводности, если он находится в зоне проводимости и не может переносить заряд, если он находится в заполненной валентной зоне?
2. Является ли случайностью то, что такие образующие полупроводниковые кристаллы элементы как C, Si, Ge, Sn принадлежат к IV группе периодического закона ?
3. Назовите полупроводниковые соединения, которые можно образовать из элементов III и V групп периодического закона . У каких из них ширина запрещенной зоны будет больше, у каких меньше?
4. Почему в элементарных полупроводниках, например, IV группы таблицы Менделеева при увеличении атомного веса ширина запрещенной зоны уменьшается?
5. Почему введение в кремний или германий примесных атомов, принадлежащих к третьей группе таблицы Менделеева (B, Al, Ga, In), приводит к появлению свободных дырок в валентной зоне?
6. Что такое собственная концентрация носителей заряда?
7. Что такое собственная проводимость?
8. Каково соотношение значений проводимости для проводников, полупроводников и диэлектриков?
9. Какой из перечисленных материалов при комнатной температуре имеет самую низкую собственную проводимость: Ge, Si, GaAs?
10. У какого из перечисленных материалов самая высокая собственная концентрация носителей заряда Ge, Si, GaAs?
11. Какие процессы называются неравновесными?
12. Какие параметры областей p-n-перехода оказывают влияние на высоту потенциального барьера?
13. От каких параметров p- и n-областей зависит ширина ОПЗ в p-n-переходе?
14. Как для идеального p-n-перехода обратный ток зависит от температуры?
15. Как будет изменяться величина обратного тока pn-перехода при увеличении степени легирования его областей?
16. Как будет изменяться величина контактной разности pn-перехода при увеличении степени легирования его областей?
17. Как для pn-перехода будет зависеть от приложенного напряжения коэффициент выпрямления, равный отношению прямого тока к обратному (при постоянном напряжении на переходе)?
18. Объясните почему возникает эффект усиления в структуре из двух расположенных близко pn-переходов?
19. Что такое металлургическая граница?
20. Дайте классификацию переходов.
21. Поясните роль обедненного слоя.
22. Чем определяется величина потенциального барьера перехода?
23. В чем разница между несимметричным и плавным переходом?
24. Что такое прямое напряжение и как изменяется величина потенциального барьера в результате его воздействия?
25. Поясните влияние обратного напряжения на величину потенциального барьера.
26. Какова зависимость ширины перехода от полярности и величины приложенного напряжения?
27. Нарисуйте ВАХ идеализированного р-n-перехода.
28. Что называют напряжением открытого перехода U+ и каковы его величины при нормальном и микрорежиме?
29. Какова величина диффузионного сопротивления р-n-перехода?
30. Что такое ток термогенерации?
31. Охарактеризуйте виды пробоя р-n-перехода.
32. В чем отличие диффузионной емкости от барьерной?
33. Что такое барьер Шоттки?
34. Каковы основные качества диода Шоттки?
35. В чем преимущества диода Шоттки по сравнению с обычным р-n - переходом?
36. Чем отличаются МОП-транзисторы со встроенным и индуцированным каналом?
37. Что такое пороговое напряжение МОП-транзистора?
38. С чем связан наклон ВАХ в области насыщения?
39. В каком режиме МОП-транзистор может использоваться в качестве омического сопротивления?
40. Дайте определение крутизны МДП-транзистора.
41. Дайте определение напряжения отсечки полевого транзистора.
42. Как соотносятся входные сопротивления МОП - и полевого транзистора?
43. Как изменяется длина канала полевого транзистора в пологой области при увеличении напряжения на стоке?
44. Сравните быстродействие МОП - и полевых транзисторов.
45. Чем отличаются бездрейфовые и дрейфовые биполярные транзисторы?
46. Какое смещение имеют эмиттерный и коллекторный переходы при нормальном активном режиме?
47 Назовите основные схемы включения биполярных транзисторов.
48. Дайте определение коэффициенту переноса и коэффициенту инжекции.
49. Как связаны коэффициенты усиления эмиттерного и базового тока?
50. Как связан коэффициент переноса с шириной базы?
51. Как изменяется коэффициент усиления с увеличением температуры?
52. В чем заключается эффект Эрли?
53. Что такое напряжение смыкания?
54. Каков порядок величины сопротивления базы?
55. Почему для изготовления большинства полупроводниковых приборов используются монокристаллические материалы?
56. Перечислите основные технологические операции получения монокристаллического кремния.
57. Для чего при производстве ИС на монокристаллических подложках выращивают эпигаксиальные слои кремния?
58. Назовите акцепторные примеси для легирования кремния.
59.Какие донорные примеси кремния вы знаете?
60. Назовите основные операции технологического процесса изготовления ИС.
61. Каковы в настоящее время пределы разрешения литографии?
62. Какие металлы и почему используются в качестве подслоя при нанесении металлических пленок?
63. Чем обусловлены максимально достижимые пределы миниатюризации проводников ИС?
8. Семинарское занятие № 3
Тема: «Базовые элементы интегральных схем цифровой и аналоговой схемотехники».
Обсуждаемый вопрос – простейшие составляющие цифровой схемотехники.
Темы докладов, рефератов, сообщений:
1. Основы аналоговой и цифровой схемотехники.
2. Статический и динамический режим биполярного ключа (инвертора).
3. Ключ с барьером Шоттки. Переключатель тока.
4. Статический режим простейшего усилителя.
5. Переходные процессы в простейшем усилителе.
6. Простейшие усилители на МДП-транзисторах.
7. Дифференциальные усилители.
8. Операционные усилители.
9. Выходные каскады.
10. Стабилизаторы напряжения и тока.
11. Логические элементы на биполярных транзисторах НЕ. ИЛИ-НЕ, И-НЕ и их анализ.
12. Базовые логические элементы РТЛ, ДТЛ, ТТЛ, ЭСЛ, ИИЛ.
13. Транзисторные ключи МОП ИС.
14. Логические элементы на МОП-транзисторах НЕ. ИЛИ-НЕ, И-НЕ.
15. Базовые КМОП логические элементы.
16. Логические элементы на совмещенных биполярных и МОП-транзисторах (БиКМОП).
17. Параметры логических элементов биполярных ИС.
18. Параметры логических элементов МОП ИС.
19. Параметры логических элементов КМОП ИС.
20. Сравнение свойств и параметров логических элементов биполярных, МОП и КМОП ИС.
Вопросы для самопроверки и дискуссии:
1. Дайте определение элементам интегральных схем.
2. Какие основные методы изоляции элементов вы знаете?
3. В чем их принципиальные достоинства и недостатки?
4. В каком направлении продолжается прогресс в разработке методов изоляции элементов?
5. Почему пробивное напряжение коллекторного перехода n-р-n-транзистора больше эмиттерного?
6. Нарисуйте структуру интегрального n-р-n- (р-n-р)-транзистора и укажите на ней все паразитные параметры. Какими из этих параметров ограничивается время переключения интегральных транзисторов?
7. Какие разновидности интегральных биполярных транзисторов вы знаете?
8. Перечислите основные операции создания структур биполярных транзисторов.
9. Нарисуйте несколько вариантов диодного включения транзисторов.
10. Нарисуйте структуру комплементарной пары МОП-транзисторов.
11. В чем заключается принцип самосовмещения при изготовлении МОП-транзисторов? При изготовлении каких еще других интегральных структур используется этот принцип?
12. Как изготавливается поликремниевый затвор? Каковы преимущества использования поликремниевой металлизации?
13. Какие структуры используются в качестве конденсаторных?
14. Можно ли изготовить по технологии кремниевых ИС катушки индуктивности?
15. Чем отличаются передаточные характеристики инвертирующих и неинвертирующих электронных схем?
16. Чем определяется остаточное напряжение простейшего ключа на биполярном транзисторе?
17. Сформулируйте критерий насыщения ключа на биполярном транзисторе и дайте определение степени насыщения,
18. Может ли простейший ключ на биполярном транзисторе быть использован в качестве усилителя?
19. Какими параметрами определяется нагрузочная способность ключа? Почему необходим запас по нагрузочной способности?
20. Какими динамическими параметрами характеризуются переходные процессы в простейшем биполярном ключе?
21 Каково влияние барьерной и диффузионной емкостей коллекторного перехода на переходные процессы в простейшем биполярном ключе?
22. Как исключается насыщение транзисторов в переключателе тока? Чем обусловлено его высокое быстродействие?
23. Опишите принцип действия и основные характеристики МДП-транзисторного ключа с резистивной нагрузкой,
24. Опишите принцип работы и характеристики ключа на комплементарных МДП-транзисторах.
25. Чем обусловлена инерционность МДП-транзисторных ключей?
26. Сколько последовательных инвертирующих ключевых ячеек должно быть в кольцевой цепочке, чтобы она имела два устойчивых состояния?
27. Как осуществляется установка состояния триггера? Существуют ли ограничения на комбинации сигналов установки?
28. Опишите принцип работы и назначение триггера Шмитта. Что такое порог срабатывания и порог отпускания?
9. Семинарское занятие № 4
Тема: «Функциональные элементы и узлы цифровой электроники».
Обсуждаемый вопрос – составные части из функциональных элементов цифровой электроники.
Темы докладов, рефератов, сообщений:
1. Логические функции и базовые логические элементы.
2. Комбинационные цифровые устройства.
3. Дешифраторы и преобразователи кодов.
4. Мультиплексоры и демультиплексоры.
5. Арифметические устройства.
6. Арифметико-логические устройства.
7. Последовательностные цифровые устройства.
8. Интегральные триггеры.
10. Счетчики импульсов.
11. Регистры.
12. Полупроводниковые запоминающие устройства.
13. Полупроводниковые запоминающие устройства динамического типа.
14. Энергонезависимые полупроводниковые запоминающие устройства.
15. Энергонезависимые полупроводниковые запоминающие устройства. Flash – память.
16. Сравнение свойств и характеристик полупроводниковых запоминающих устройств различного типа.
17. Цифро-аналоговые преобразователи и аналого-цифровые преобразователи.
Классификация и структуры.
18. Цифро-аналоговые преобразователи и аналого-цифровые преобразователи. Основные характеристики ЦАП и АЦП.
19. Генераторы электрических колебаний и импульсные генераторы на базе операционных усилителей.
20. Генераторы электрических колебаний и импульсные генераторы на основе базовых логических элементов.
Вопросы для самопроверки и дискуссии:
1. Перечислите и опишите свойства простейших логических операций, выполняемых логическими элементами.
2. Опишите принцип действия элементов резисторно-транзисторной логики.
Какую элементарную функцию выполняет элемент РТЛ?
3. Как реализуются логические функции И-НЕ и ИЛИ-НЕ в транзисторно-транзисторной логике?
4. Чем определяются входные токи ТТЛ-элемента при высоком и низком логических уровнях на входе?
5. Опишите работу логического элемента ТТЛ со сложным инвертором. Перечислите типы и особенности современных разновидностей ТТЛ-элементов.
6. Опишите принцип действия и характеристики И2Л-элементов. Как реализуются логические функции на таких элементах?
7. Как реализуются логические функции в схемах на переключателях тока (ЭСЛ)? Почему в схемах на ЭСЛ-элементах обеспечивается высокое быстродействие?
8. Опишите принцип действия логических элементов на МОП-транзисторных ключах с резистивной и динамической нагрузкой.
9. Как реализуются простейшие логические функции в КМОП-логических элементах? Как строятся логические элементы на КМОП-ключах коммутации?
10. Опишите принцип действия БиКМОП-логического элемента.
Какие параметры удается улучшить при использовании этих элементов по сравнению с КМОИ-логическими элементами?
11. Перечислите справочные параметры, характеризующие интегральные логические элементы. Что такое работа переключения?
12. Опишите основные разновидности интегральных триггеров. Приведите пример реализации записи информации в триггер.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
