5.3. Разновидности тиристоров

Фототиристор - по принципу действия подобен рассмотренному. Отличие состоит в том, что увеличение числа носителей заряда в тиристоре , необходимое для его отпирания, производится за счет освещения слоя p2. В корпусе для этого предусмотрено специальное окно. Достоинством фототиристора является возможность обеспечить потенциальное разделение цепи управления и выходной цепи.

Двухоперационный тиристор - запирается импульсом управления обратной полярности. При этом ток базы в области p2 уменьшается, что уменьшает остальные токи и анодный ток. В результате тиристор запирается.

Симистор - представляет собой структуру, в которой при любой полярности создаются условия , соответствующие прямой ветви вольт-амперной характеристики обычного тиристора. Верхний слой металлизации связывает слои n1, p1, n4. Нижний слой металлизации объединяет слои p2 и n3. Пусть тиристор закрыт и на аноде положительный потенциал. Переходы П2 и П4 смещены в прямом направлении, П3 - в обратном. Все внешнее напряжение приложено к переходу П3. При подаче положительного импульса на управляющий электрод переход П5 смещается в прямом направлении и инжектирует электроны из слоя n4 в слой p1. Эти электроны диффундируют к переходу П2, ускоряются им и входят в слой n2 , снижая его потенциал относительно слоя p1. Прямое напряжение на переходе П2 растет, дырки из слоя p1 инжектируются в слой n2. Затем дырки ускоряются полем перехода П3 и перебрасываются в слой p2. Поскольку поле перехода П4 тормозит дырки, они переходят в вывод В через слой p2. Падение напряжения от тока через слой p2 увеличивает прямое смещение перехода П4. Растет поток электронов из области n3 в область p2 и далее в n2, что увеличивает поток дырок в направлении вывода В. При подаче напряжения обратной полярности структура n1 - p1 - n2 - p2 работает как обычный тиристор.

Рис. 48. Рис. 49.

Структура симистора. Вольт-амперная

характеристика

симистора

Глава 6. Интегральные схемы

1. Общие сведения

Стремление уменьшить габариты и мощность устройств электроники привело первоначально к созданию малогабаритных схем и микромодулей. Однако, это не решало проблемы производства компонентов, а потому и не получило дальнейшего развития. Более эффективным оказался путь создания микроэлектронных устройств, на базе которых возникли интегральные микросхемы.

Интегральная микросхема (ИМС) - изделие микроэлектроники, в котором пассивные элементы (резисторы, конденсаторы), активные элементы (диоды и транзисторы) и соединительные провода изготавливаются в едином технологическим процессе, электрически соединены между собой, заключены в общий корпус и представляют собой единое целое.

С точки зрения интеграции основными параметрами интегральных микросхем являются плотность упаковки и степень интеграции. Плотность упаковки характеризует количество элементов на единицу площади или объема. Степень интеграции определяет количество элементов, входящих в состав микросхемы.

По степени интеграции принято делить ИМС по степеням:

первой степени - до 10 элементов,

второй степени - от 10 до 100 элементов,

третьей степени - от 100 до 1000 элементов и т.д.

По технологии изготовления различают ИМС полупроводниковые и гибридные.

По назначению ИМС могут быть линейно-импульсными и логическими.

2. Некоторые сведения о технологии изготовления ИМС, параметрах, маркировке

Как было сказано выше, ИМС могут быть гибридными и полупроводниковыми. Гибридные ИМС образуются следующими конструктивными элементами:

- изоляционное основание (стекло, керамика), на поверхности которого размещены пленочные проводники, контактные площадки, пассивные элементы, изготовленные методом напыления;

- навесные пассивные элементы, которые не могут быть изготовлены в виде пленок (дроссели, большие конденсаторы);

- навесные безкорпусные активные элементы.

Резисторы выполняются в виде пленок из хрома, нихрома, тантала,

нанесенных на изоляционную основу (величина сопротивлений от 0,001 до 10000 Ом). Танталовые резисторы дают высокую точность, нихромовые весьма стабильны, металлокерамические имеют большую величину.

Конденсаторы выполняются в виде пленок из меди, алюминия, серебра, золота, разделенных пленками из материалов с диэлектрическими свойствами (титанат бария, силикат алюминия, двуокись титана и др. )

Проводники выполняют из медных, золотых, алюминиевых пленок с подслоем из никеля, хрома или титана. Медные проводники покрывают сверху пленкой золота или никеля.

Навесные элементы крепят золотыми гибкими проводниками пайкой

или сваркой.

Плотность упаковки и степень интеграции в этих ИМС небольшая

(до 150 элементов на см², 1-я и 2-я степень), однако точность параметров компонентов высокая. При многослойном расположении элементов плотность упаковки может достигать 500 элементов на см².

В полупроводниковых ИМС все элементы и межэлементные соединения выполняются в объеме или на поверхности кристалла полупроводника. Плотность упаковки в них достигает 10⁵ элементов на см², т.е. достигается 6-я степень интеграции.

Резисторы в этих ИМС представляют собой участки легированного полупроводника. Конденсаторы - p - n переходы, запертые обратным напряжением. Диоды и транзисторы - соответствующие структуры p- и n- областей. Изоляционная функция возлагается на пленки окиси кремния. Методами эпитаксии и диффузии формируют соответствующие зоны в кристалле. С внешними выводами ИМС соединяют золотыми и алюминиевыми проводниками. Полупроводниковые ИМС помимо высокой плотности упаковки отличаются высоким быстродействием и малым потреблением мощности.

Характеризующие параметры ИМС определяются их назначением. Так, линейно-импульсные ИМС обладают примерно пропорциональной зависимостью между входными и выходными сигналами. Основными параметрами линейно-импульсных ИМС являются:

- коэффициент усиления по напряжению K_u (может быть до 50000);

- входные и выходные сопротивления R_вх и R_вых (R_вх не менее 0,5 Мом,

R_вых не более 100 )м);

- частотный диапазон (до 20 МГц).

Основными параметрами логических ИМС являются входные и выходные напряжения и быстродействие.

Кроме этого, ИМС характеризуются общетехническими параметрами: механическая прочность, рабочий диапазон температур, устойчивость к колебаниям давления, влагостойкость.

По принятой системе обозначений тип ИМС обозначается четырьмя компонентами:

- цифра, показывающая конструктивное исполнение: 1, 5, 7 - полупроводниковые, 2, 4, 6, 8 - гибридные, 3 - прочие (пленочные, керамические ИМС);

- две или три цифры, обозначающие номер разработки (от 0 до 999);

- две буквы, обозначающие функциональное назначение (группа и тип).

По первой букве можно определить группу: Л - логика, Т - триггер, И -

арифметический элемент, Р - устройство памяти, У - усилитель, К –

коммутатор и т.д.

• номер разработки в данной группе (определяет разновидности элементов

одинакового типа)