Susipažinimas su integrinemis schemomis
Laboratorinio darbo ataskaita
1. Su kokiomis problemomis susiduria radioelektronikos aparatūros kūrėjai šiai aparatūrai sudėtingėjant?
Sudėtingėjant elektroninei aparatūrai jos kūrėjai susiduria su problema kaip nedideliame plote sutalpinti kuo daugiau atskirų elementų, kad iš jų sudarytas įrenginys kuo sparčiau, tiksliau ir efektyviau dirbtų. Todėl elektroninės skaičiavimo mašinos (ESM) neišvengė šių trūkumų:
a. Didelių gabaritų;
b. Sudėtingos šilumos nuvedimo sistemos (aušinimo baseinai);
c. Žemo patikimumo lygio (atskirų elementų patikimumo koeficientai yra skirtingi, todėl bendras visos sistemos patikimumas yra žymiai žemesnis nei atskiro elemento).
ESM eksploatacija buvo brangi, patikimumas mažas, efektyvaus darbo laikas trumpas. Taigi, norint atlikti sudėtingus veiksmus ir apdoroti ar registruoti įvairaus tipo informaciją, reikėjo iš esmės kito technologinio sprendimo
2. Kaip šias problemas išsprendė mikroelektronika? Kokia integravimo, pagrindinio mikroelektronikos principo, esmė?
Sukūrus planarinę diskretinių tranzistorių gamybos technologiją, atsirado galimybės realizuoti grupinius tranzistorių gamybos metodus – apdorojant vieną puslaidininkinę plokštelę, gaminti dideli tranzistorių skaičių. Taip susidarė prielaidos sukurti puslaidininkinę integralinę schemą. Elektrinės schemos realizavimo viename kristale idėją 1959 m. nepriklausomai vienas nuo kito pasiūlė JAV mokslininkai R. Noisas ir Dž. Kilbis.
Integracija, pagrindinis mikroelektronikos principas, – tai dalių, elementų jungimas į visumą. Konstrukcinė integracija pasireiškia tuo, jog visi elektrinės schemos elementai integralinėje schemoje sudaro nedalomą visumą. Technologinės integracijos esmę sudaro tai. kad integralinių schemų gamyboje taikomi grupiniai gamybos metodai. Mokslinė ir techninė integracija pasireiškia tuo, kad integralinių schemų gamyboje taikomi naujausi fizikos, chemijos, metalurgijos, metrologijos bei kitų mokslo ir technikos šakų laimėjimai.
3. Ką vadiname integrine mikroschema?
Integralinės schemos yra konstrukcinės, technologinės ir mokslinės veiklos rezultatas. Integralinė schema — tai elektrinės schemos elementų nedaloma visuma, kurios elementai (tiek aktyvūs, tiek pasyvūs) yra tarpusavyje sujungti laidumo takeliais į daugiau ar mažiau sudėtingą elektrinę schemą. Toks elementų integravimas suteikia integrinėms mikroschemoms daugybe pranašumų prieš atskirų elementų schemas
4. Kaip klasifikuojamos mikroschemos?
Mikroschemos klasifikuojamos pagal:
a. Gamybos technologiją;
b. Integravimo laipsnį
c. Paskirtį.
Šiuolaikinės integralinės schemos pagal gamybos technologiją skirstomos į:
a. Plėvelines;
b. Hibridines;
c. Puslaidininkines.
Pagal paskirtį mikroschemos skirstomos i:
a. Skaitmenines;
b. Analogines;
c. Keitiklius.
5. Kas yra plėvelinė mikroschema? Kaip ji gaminama?
Plėvelinė mikroschema – tai integralinė schema, kurios pagrindą sudaro dielektriko sluoksnis. Ant šie pagrindo plėvelių pavidalu klijuojami visi mikroschemos elementai. Dažniausiai šio tipo integralinėse schemose būna tik pasyvūs elektrinių schemų elementai (pvz. rezistoriai). Atskiri elementai tarpusavyje jungiami laidžiais aliuminio takelius, kurie užgarinami suformavus pasyvius mikroschemos elementus. Šių integralinių schemų pagrindinis trūkumas yra tai, jog negalima pagaminti aktyvių elementų (pvz.“* diodų, tranzistorių). Šis faktorius apriboja plėvelinių mikroschemų praktinio pritaikymo sritis.