Электротехника и электроника (стр. 10 )

Если М - коэффициент ударной ионизации, определяемый как количество носителей, рожденных при лавинном умножении одной частицей, то М описывается эмпирической формулой:

(1.6)

где UМ - напряжение лавинного пробоя, а значения коэффициента n для Ge, Si равно 3.

Таким образом, умножение в коллекторе может служить причиной накопления объемных зарядов в базах тиристора. С формальной точки зрения, умножение в коллекторе эквивалентно росту коэффициента передачи и величине коллекторного тока.

1.9. Интегральные микросхемы

Современный этап развития радиоэлектроники характеризуется широким применением интегральных микросхем (ИМС) во всех радиотехнических системах и аппаратуре. Это связано со значительным усложнением задач, решаемых радиоэлектронными комплексами и системами, входящими в них.

Определение. Интегральной микросхемой называют микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющую высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов на кристалле.

Плотность упаковки элементов на одном кристалле в настоящее время составляет сотни миллионов элементов и это не предел.

В состав любой микросхемы входят элементы и компоненты.

Определение. Элементом интегральной схемы называется часть микросхемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента (резистора, диода, транзистора и так далее). Причем эта часть выполнена нераздельно от других частей и не может быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требования к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации.

Определение. Компонентом интегральной схемы называется самостоятельный элемент, устанавливаемый в нее при выполнении сборно-монтажных операций. К компонентам интегральных схем можно отнести бескорпусные транзисторы, диоды, специальные типы малогабаритных конденсаторов, малогабаритные катушки индуктивности и так далее.

Под плотностью упаковки понимают отношение числа простых компонентов и элементов к объему микросхемы. Плотность упаковки измеряется в штуках на кубический сантиметр.

Конструктивной основой интегральной микросхемы является подложка – заготовка, предназначенная для размещения на ней элементов, компонентов, межэлектродных соединений и контактных площадок.

Для того чтобы оценить все многообразие существующих интегральных микросхем рассмотрим их классификацию.

Классификация интегральных схем

Все интегральные схемы классифицируют по трем основным признакам:

1. По степени интеграции. Степень интеграции является критерием оценки сложности микросхемы и определяется как:

       К = lgN,

где К – коэффициент, показывающий степень интеграции, округляется до большего целого числа; N – число элементов и компонентов, входящих в интегральную схему. Исходя из сказанного, все микросхемы делят на:

простые К = 1, N ≤ 10; средней сложности К = 2, 10 ≤ N ≤ 100; высокой сложности К = 3, 100 ≤ N ≤ 1000; большие интегральные схемы (БИС) К ≥ 4, N > 1000; сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) К ≥ 5, N > 10000 и более.

2. По конструктивно – технологическим признакам интегральные схемы делятся на полупроводниковые, пленочные и гибридные.

Полупроводниковые интегральные микросхемы – это интегральные микросхемы, все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

Пленочными интегральными микросхемами называют интегральные микросхемы, все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде пленок, наносимые в определенной последовательности и конфигурации на пассивную изоляционную подложку. В зависимости от способа нанесения пленок и связанной с этим их толщиной, различают тонкопленочные интегральные микросхемы (толщина пленок 1-2 мкм) и толстопленочные интегральные микросхемы (толщина пленок 10 – 20 мкм).

Поскольку за время разработки таких микросхем так и не удалось создать пленочный активный элемент (транзистор, диод) со стабильными характеристиками, то в настоящее время они уже не выпускаются.

Гибридные интегральные микросхемы представляют собой интегральные микросхемы, содержащие кроме элементов компоненты и (или) кристаллы. Присутствие в гибридных микросхемах компонентов означает, что здесь принцип элементарной интеграции частично нарушен, и название «интегральная» микросхема является до некоторой степени условным.

3. По области применения интегральные схемы делятся на две большие группы аналоговые и цифровые.

Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, представляющих непрерывные функции времени. Они применяются для усиления, генерирования и других преобразований электрических сигналов (детектирование, модуляция, преобразование формы и частоты), используемых в радиоприемных и радиопередающих устройствах, технике связи и так далее. Частным случаем аналоговых интегральных микросхем являются линейные микросхемы, с помощью которых осуществляется линейные преобразования электрических сигналов.

Цифровые интегральные микросхемы предназначены для обработки сигналов, представляющих дискретные функции времени. Они применяются в цифровых устройствах обработки информации, системах автоматики и управления. Частным случаем цифровых микросхем являются логические микросхемы.

Система обозначения микросхем

Первый элемент – буква («К») показывает, что микросхема предназначена для устройств широкого применения. Микросхемы, предназначенные для поставки на экспорт (шаг выводов 1,27 и 2,54 мм), перед буквой «К» маркировались буквой «Э».

Второй элемент – буква, характеризует материал и тип корпуса: А – пластмассовый планарный корпус; Е – металлополимерный корпус с параллельным двухрядным расположением выводов; И – стеклокерамический планарный корпус; М – металлокерамический, керамический или стеклокерамический корпус с параллельным двухрядным расположением выводов; Н – кристаллоноситель (безвыводной); Р – пластмассовый корпус с параллельным двухрядным расположением выводов; С – стекло-керамический корпус с двухрядным расположением выводов; Ф – микрокорпус.

Бескорпусные микросхемы характеризуются буквой «Б» (перед номером серии), а в конце условного обозначения через дефис вводится цифра, характеризующая модификацию конструктивного исполнения: 1 – с гибкими выводами; 2 – с ленточными выводами, в том числе на полимидной пленке; 3 – с жесткими выводами; 4 – неразделенные на общей пластине; 5 – разделенные без потери ориентировки; 6 – с контактными площадками безвыводов (кристалл).

8 Третий элемент – цифра, обозначает конструктивно-технологическую группу. Цифры 1, 5, 6 и 7 обозначают полупроводниковые микросхемы, цифрами – 2, 4 и 8 обозначаются гибридные микросхемы, цифрой 3 обозначаются пленочные, вакуумные и керамические интегральные микросхемы.

8 Четвертый элемент – две или три цифры, обозначают порядковый номер разработки серии. В совокупности третий и четвертый элементы обозначают номер конкретной серии.

8 Пятый элемент – две буквы обозначает функциональное назначение микросхемы. Наиболее часто встречающиеся обозначения приведены в таблица 1.

8 Шестой элемент – порядковый номер разработки в конкретной серии (среди микросхем одного вида). Следующие затем буквы от «А» до «Я» указывают на разбраковку (допуск на разброс) по электрическим параметрам.

Тема № 2. Источники вторичного электропитания

2.1. Источники вторичного электропитания

Все средства электропитания можно разделить на первичные и вторичные. К первичным обычно относят такие средства, которые преобразуют неэлектрическую энергию в электрическую, например, электромеханические генераторы, электрохимические источники – аккумуляторы и так далее.

Непосредственное использование первичных источников питания затруднено тем, что их выходное напряжение в большинстве случаев не поддается регулировке, а стабильность его недостаточно высокая. Однако для питания радиоэлектронной аппаратуры в большинстве случаев  требуется высокостабильное напряжение с различными номинальными значениями – от единиц вольт до нескольких сотен вольт, а в ряде случаев даже выше.

Средства вторичного электропитания радиоэлектронных устройств, называемые обычно источниками вторичного электропитания (ИВЭП) предназначены для формирования необходимых для работы электронных элементов напряжений с заданными характеристиками. Они могут быть выполнены в виде отдельных блоков или входить в состав различных функциональных радиоэлектронных узлов. Их основной задачей является преобразование энергии первичного источника в комплект выходных напряжений, которые могут обеспечить нормальное функционирование радиоэлектронного устройства. Обобщенная структурная схема ИВЭП представлена на рисунке 1.

Устройство управление и контроля предназначено для изменения характеристик ИВЭП при различных сигналах внешнего или внутреннего управления: дистанционного включения и выключения, перевода в ждущий режим, формирование сигналов сброса и так далее.

Устройство защиты и коммутации позволяет сохранить работоспособность ИВЭП при возникновении различных нестандартных режимов: короткого замыкания в нагрузке, ее внезапного отключения (в результате боевого повреждения), резкого повышения окружающей температуры и так далее.

Рисунок 1

Классификация полупроводниковых устройств

1. В зависимости от вида первичного источника электропитания ИВЭП можно разделить на две группы: инверторные и конверторные.

Инверторные ИВЭП используются для изменения значения и рода выходного напряжения. То есть они могут преобразовывать напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока или наоборот.

Конверторные ИВЭП используются для преобразования одного напряжения в другое. Например, к конверторам постоянного напряжения можно отнести обычные электронные стабилизаторы постоянного напряжения, а к конверторам переменного напряжения можно отнести трансформаторы.