- •Оглавление
- •Предисловие
- •1. Лабораторные работы Лабораторная работа № 1 Изучение полупроводниковых приборов с одним р-n переходом (диодов)
- •1. Электронно-дырочный переход (p-n переход)
- •2. Элементы зонной теории
- •3. Вольт-амперная характеристика р-n перехода
- •4. Пробой р-n перехода
- •5. Стабилитроны
- •6. Туннельные диоды
- •Лабораторная работа № 2 Транзистор
- •2. Схема с общим эмиттером (оэ)
- •3. Схема с общим коллектором (ок)
- •Лабораторная работа № 3 Изучение вынужденных колебаний и явления резонанса в последовательном и параллельном колебательных контурах
- •1. Последовательный колебательный контур
- •2. Параллельный колебательный контур
- •Лабораторная работа № 4 Параметры приемника супергетеродинного типа
- •1. Основные понятия
- •2. Основные функции радиоприемников
- •3.Приемник прямого усиления
- •4.Приемник супергетеродинного типа
- •Лабораторная работа № 5 Изучение характеристик усилителя низкой частоты на сопротивлениях
- •1. Основные понятия
- •2. Усилительный каскад на сопротивлениях
- •3. Типы коррекции частотной характеристики
- •Лабораторная работа № 6 Тиратронный генератор релаксационных колебаний
- •1.Основные понятия
- •2.Тиратроны с холодным катодом
- •3.Тиратроны с накаленным катодом
- •Лабораторная работа № 7 Мультивибратор
- •1. Основные понятия
- •2. Транзисторный симметричный мультивибратор
- •Лабораторная работа № 8 Детектирование
- •1. Основные понятия
- •2. Амплитудная модуляция
- •3.Детектирование ам колебаний
- •Лабораторная работа № 9 Изучение электронных стабилизаторов напряжения
- •2. Параметрические методы стабилизации
- •2. Смешанные стабилизаторы напряжения.
- •Лабораторная работа № 10 Генераторы гармонических колебаний
- •1. Незатухающие колебания в транзисторном генераторе
- •2. Линейная теория самовозбуждения
- •3. Генераторы гармонических колебаний типа rc
- •4. Определение частоты колебаний с помощью фигур Лиссажу
- •Лабораторная работа № 11 Электронные лампы
- •Лабораторная работа № 12 Полевые транзисторы
- •1. Транзисторы с управляющим р-n переходом
- •2. Транзисторы с изолированным затвором
- •3. Применение полевых транзисторов.
- •Лабораторная работа № 13 Изучение элементной базы, топологии и конструкции полупроводниковых интегральных микросхем
- •1. Основные понятия
- •2. Конструкция и топология элементной базы полупроводниковых имс
- •3. Фигуры совмещения
- •Лабораторная работа № 14 Гибридные интегральные микросхемы
- •1. Подложки гис
- •2. Элементы гис
- •3. Компоненты гис
- •Лабораторная работа № 15 Цифровые микросхемы
- •1. Элементарные логические операции и типы логических элементов
- •2. Методы реализации логических элементов
- •3. Интегральные логические элементы
- •4. Параметры логических микросхем
- •Лабораторная работа № 16 Изучение дифференцирующих и интегрирующих цепей
- •1. Дифференцирующие цепи
- •2. Интегрирующие цепи
- •3. Описание экспериментальной установки
- •Лабораторная работа № 17 Гармонический анализ
- •1. Спектр периодических эдс. Ряд Фурье
- •2. Спектр непериодической эдс. Интеграл Фурье.
- •2. Анализ вычисления погрешностей и обработка результатов
- •2.1 Погрешность однократного измерения
- •2.2 Обработка результатов многократных измерений одной и той же величины
- •2.3 Погрешности косвенных измерений
- •Литература
3. Фигуры совмещения
Элементы полупроводниковых ИМС изготавливают послойно, методом фотолитографии. Для точного нанесения изображения очередного фотослоя на предыдущий используют т.н. фигуры совмещения. Они имеют прямоугольную или крестообразную форму или выполняются в виде набора рисок разной толщины. Рассмотрим наиболее простые фигуры квадратной формы. Каждая фигура состоит из двух квадратов основного (внешнего) и встроенного (внутреннего). Качество совмещение определяют по взаимному положению основного и встроенного квадратов. Совмещение будет идеальным, если все фигуры концентричны. Чаще всего фигуры совмещения располагают на периферии кристалла между внешними контактными площадками.
Выполнение работы
1. По указанию преподавателя выбрать для изучения несколько образцов ИМС из имеющихся в наличии.
2. Внимательно изучить с помощью микроскопа каждую микросхему. Для удобства наблюдений возможно размещение кассеты с образцом под некоторым небольшим углом к плоскости столика микроскопа, следует также подобрать оптимальные уровни освещенности (подсветки).
3. Предварительно определив цену деления отсчетной координатной сетки микроскопа, измерить размеры кристалла ИМС и вычислить площадь его поверхности. Указать количество внешних контактных площадок (внутри корпуса ИМС) и контактных ножек.
4. Исходя из нумерации ножек (от ключа против часовой стрелки) и приведенных фрагментов электрических схем найти на кристаллах следующие элементы – для ИМС 133 ЛА6 и 134 ЛА8 – транзисторы VT1, для ИМС 140 УД8 – полевой транзистор VT3, для ИМС 134 ТМ2 – транзисторы VT2 и VT3 и зарисовать эскизы их топологии, с указанием размеров транзисторов и обозначением областей (база, эмиттер и т. д.)
5. Определить способ изоляции элементов в микросхеме – диэлектриком или p-n переходом (контур области изоляции диэлектриком (контур”кармана”) имеет вид темной утолщенной линии, при этом прямые углы в контуре закруглены. Вне контура «кармана» на поверхности кристалла наблюдаются характерные крапинки. Контур области изоляции p-n переходом имеет вид тонких темных линий с прямыми углами без закруглений.
Лабораторная работа № 14 Гибридные интегральные микросхемы
Введение
Микросхема — микроэлектронное устройство, имеющее высокую плотность расположения радиоэлементов и рассматриваемое как единое целое. Если все эти радиоэлементы или их часть нераздельно связаны между собой, то такая микросхема называется интегральной микросхемой (ИМС).
Радиоэлемент, выполненный нераздельно от ИМС, принято называть элементом. Если же этот радиоэлемент (резистор, конденсатор, транзистор и т.д.) может быть выделен как самостоятельное изделие, то его называют компонентом.
Плёночная интегральная микросхема — это ИМС, элементы которой выполнены в виде плёнок. Плёночные ИМС подразделяются на тонкоплёночные и толстоплёночные. Главный критерий этого разделения — особенности технологии изготовления.
Тонкоплёночная ИМС имеет толщину плёнок до 1 мкм. Её элементы наносятся на подложку (заготовку основания ИМС) преимущественно методами термовакуумного осаждения и напыления.
Элементы толстоплёночной ИМС (с толщиной плёнок свыше 1мкм) наносятся на подложку путём продавливания паст (проводящих, диэлектрических, резистивных) через специальные сетчатые трафареты. После высыхания пасты вжигаются в подложку.
Кристалл — пластинка полупроводника, в объёме и на поверхности которой сформированы все элементы полупроводниковой ИМС. Полупроводниковая ИМС компонентов не содержит.
Гибридная ИМС (ГИС) содержит, кроме элементов, компоненты и (или) кристаллы.
Плата ИМС — часть подложки (подложка) гибридной (плёночной) ИМС, на поверхности которой сформированы все плёночные элементы, соединения и контактные площадки.
Контактная площадка — металлизированный участок на плате, предназначенный для соединения выводов элементов, компонентов, кристаллов, перемычек, а также для контроля электрических параметров и режимов функционирования ИМС.
Корпус ИМС — часть конструкции ИМС, предназначенная для защиты от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями с помощью выводов.
Бескорпусная ИМС — кристалл полупроводниковой ИМС, предназначенный для монтажа в гибридную ИМС.
Микросборка — микросхема, состоящая из различных элементов и (или) ИМС, которые имеют отдельное конструктивное оформление и могут быть испытаны до сборки и монтажа в изделие. Элемент микросборки имеет внешние выводы и корпус.
Параметры ИМС
Сложность ИМС в зависимости от числа содержащихся в ней элементов и (или) компонентов характеризуется степенью интеграции:
, (1)
где — количество элементов и компонентов. Величина, округлённая до ближайшего большего целого числа, и называется степенью интеграции ИМС.
Интегральная плотность ИМС – это число элементов и компонентов,приходящихся на единицу площади корпуса ИМС.
Интегральная плотность компонентов на подложке (кристалле) – это числоэлементов и компонентов, приходящихся на единицу площади подложки (кристалла).