Контрольная работа: Основные качества полупроводников

4. Интегральная микросхема

Интегральная микросхема — микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигналов и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов. Это изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое. Термин «интегральная микросхема» имеет два подчиненных понятия: элемент ИС (или просто элемент) и компонент ИС (или просто компонент).

Элемент — это часть ИС, реализующая функцию какого-либо простого электрорадиоэлемента (например, транзистора, диода, резистора, конденсатора). Элемент нельзя отделить от кристалла ИС (или ее подложки) как самостоятельное изделие, следовательно, его нельзя испытать, упаковать и эксплуатировать. Примеры интегральных элементов: пленочный резистор в гибридной ИС, транзистор в полупроводниковой ИС.

Компонент — это часть ИС, также реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, однако компонент перед сборкой ИС был самостоятельным изделием в специальной упаковке (комплектующее изделие). Компонент в принципе может быть отделен от изготовленной ИС (например, для замены при ремонте). Примеры интегральных компонентов: бескорпусный транзистор, керамический конденсатор в гибридной ИС.

Классификация ИС

В зависимости от технологии изготовления ИС могут быть полупроводниковыми, пленочными или гибридными. В ГОСТ 17021—75 даются следующие определения этим трем разновидностям ИС.

В полупроводниковой ИС все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности полупроводника.

В пленочной ИС все элементы и межэлементные соединения выполнены только в виде пленок проводящих и диэлектрических материалов. Вариантами пленочных являются тонкопленочные и толстопленочные ИС.

Различие между тонкопленочными и толстопленочными ИС может быть количественным и качественным. К тонкопленочным условно относят ИС с толщиной пленок до 1 мкм, а к толстопленочным — ИС с толщиной пленок свыше 1 мкм. Качественные различия определяются технологией изготовления пленок. Элементы тонкопленочной ИС наносятся на подложку, как правило, с помощью термовакуумного осаждения и катодного распыления, а элементы толстопленочной ИС изготавливаются преимущественно методом шелкографии с последующим выжиганием.

Наконец, к гибридным микросхемам относят ИС, содержащие, кроме элементов, простые и сложные компоненты (например, кристаллы полупроводниковых ИС). Частным случаем гибридной ИС является многокристальная ИС (совокупность нескольких бескорпусных ИС на одной подложке).

В зависимости от функционального назначения ИС делятся на две основные категории — аналоговые и цифровые. Аналоговые ИС (АИС) предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем АИС является ИС с линейной характеристикой (линейная микросхема, ЛИС). К цифровым относятся ИС, с помощью которых преобразуются и обрабатываются сигналы, выраженные в двоичном или другом коде. Вариантом определения ЦИС является термин логическая микросхема (операции с двоичным кодом описываются логической алгеброй).

При появление микропроцессорной техники в 1981 г. в ГОСТ 17021—75 были добавлены четыре термина. Микропроцессор определен как устройство, управляемое программным способом, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управления. Это устройство изготовлено на основе одной или нескольких БИС.

Операционные усилители

Операционным усилителем (ОУ) принято называть интегральный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, с помощью которого можно строить узлы аппаратуры с параметрами, зависящими только от свойств цепи отрицательной обратной связи, в которую он включен. ОУ можно использовать для построения самых разнообразных узлов аппаратуры (по различным источникам — более 200).

К140УД1А, К140УД1Б, К140УД1В, КР140УД1А, КР140УД1Б, КР140УД1В

Микросхемы представляют собой операционные усилители средней точности без частотной коррекции. Содержат 22 интегральных элемента. Корпус К140УД1А-К140УД1В типа 301.12-1, масса не более 1,5 г, КР140УД1А-КР140УД1В — типа 201.14-1. масса не более 1,5 г.

Условное графическое обозначение К140УД1, КР140УД1

Назначение выводов: К140УД1: 1 - напряжение питания (- Un); 2, 3, 12 — контрольные; 4 - общий; 5 - выход; 7 - напряжение питания (+ Un); 9 - вход инвертирующий; 10 - вход неинвертирующий.

КР140УД1: 1 - напряжение питания (- Un); 2, 4, 14 - контрольные; 5 - общий; 7- выход; 8 - напряжение питания (+ Un); 10 - вход инвертирующий; 11 - вход неинвертирующий.

Общие рекомендации по применению

При одновременной подаче на входы ИС синфазного и дифференциального входных напряжений потенциал на каждом входе не должен превышать 1,5 и З В для К140УД1, КР140УД1А, 3 и 6 В для К140УД1Б, К140УДВ, КР140УДБ, КР140УДВ.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания:

К140УД1 А, КР140УД1А…………………… ± 6,3 В ± 0,5%

К140УД1Б, К140УД1В, КР140УД1Б,

КР140УД1В .......................................... .. ± 12,6 В ± 0,5%

Максимальное выходное напряжение:

при Uп = ± 6,3 В, Rн=5,05к0м, Uвх = ± 0,1 В:

К140УД1А ………………………………………………. >±2,8 В

КР140УД1А ………………………………………….... >ЗВ

при Uп = ± 12.6 В, Rн = 5,05 кОм:

К140УД1Б, К140УД1В, КР140УД1Б,

КР140УД1В при Uвх = -0,1 В……………………………….. >6В

К140УД1Б, К140УД1В при Uвх=0,1 В ..................................... >-5,7 В

Напряжение смещения нуля:

при Uп = ± 6,3 В, Rн =5,05 кОм для К140УД1А,

КР140УД1А ………………………………………………. < ±7 мВ

при Un = ± 12,6 В, Rн= 5,05 кОм:

К140УД1Б. К140УД1В, КР140УД1В………………………… <±7 мВ

КР140УД1Б …………………………………………. < ±5 мВ

Ток потребления:

К140УД1А, КР140УД1А…………………………… < 4,5 мА

К140УД1Б, К140УД1В, КР140УД1Б, КР140УД1В …< 10 мА

Входной ток:

При Un = ± 6,3 В, Rн =5,05 кОм

для К140УД1 А, КР140УД1А  < 7 мкА

при Un = ± 12,6 В. Rн =5,05 кОм:

КР140УД1Б ……………… < 7,5 мкА

К140УД1Б, К140УД1В, КР140УД1В ……………… < 9 мкА

Разность входных токов

К140УД1А- К140УД1В, КР140УД1А- КР140УД1В………….. < 2,5 мкА

Коэффициент усиления напряжения:

при Un = ± 6,3 В, Uвх=0,1 В, Rн = 5,05 кОм

для К140УД1А, КР140УД1А..............500…4500

при Un = ± 12,6 В, Uвх = 0,1 В, Rн =5,05 кОм:

К140УД1Б ..……………………………….1350...12 000

КР140УД1Б ……………………….2000...12 000

КР140УД1В, К140УД1В……………………………….>8000

Коэффициент ослабления синфазного входного напряжения …...> 60 дБ

Средний температурный коэффициент напряжения смещения….<60мкВ/°С

Средний температурный коэффициент

разности входных токов при 7= - 45...+ 25 °С………………< ± 50 нА / °С

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения:

К140УД1А ……………………………>1 В/мкс

К140УД1Б, К140УД1В …………………………..>3,5 В/мкс

КР140УД1А …………………………..> 0,2 В /мкс

КР140УД1Б, КР140УД1В…………………………..> 0,4 В/мкс

Время установления выходного напряжения ……………….<1,5 мкс

Входное сопротивление:

К140УД1А, КР140УД1А …………………………………..50 кОм

К140УД1Б, К140УД1В, КР140УД1Б, КР140УД1В ……………..30 кОм

Выходное сопротивление…………………………………..............300 Ом

Частота единичного усиления ……………………………0,1 МГц

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Напряжение питания:

К140УД1А, КР140УД1А .. ……………… …………………≤ ± 6,6 В

в предельном режиме……………………………………………..≤ ± 7 В

К140УД1Б, К140УД1В, КР140УД1Б, КР140УД1В…………..≤ ± 13,2 В

в предельном режиме с учетом пульсаций ……………….≤ ± 14 В

Дифференциальное входное напряжение…………………………≤ ± 1 В

в предельном режиме ………………………..± 1,2 В

Синфазное входное напряжение:

К140УД1А, КР140УД1А………………………….≤±ЗВ

в предельном режиме …………………………≤ ± 3,3 В

К140УД1Б, К140УД1В, КР140УД1Б, КР140УД1В……………..≤ 6 В

в предельном режиме ......………………………..≤ ± 6,3 В

Выходной ток …………………………..≤ 2 мА

в предельном режиме ……………………………..≤ 2,5 мА

Температура окружающей среды:

К140УД1 ………………………-45...+ 85 °С

КР140УД1 …………………………-45...+ 70 °С

К140УД2А, К140УД2Б

Микросхемы представляют собой операционный усилитель средней точности с составными транзисторами на входе, без частотной коррекции, где 47 интегральных элемента. Корпус типа 301.12-1, масса не более 1,5г.

Условное графическое обозначение К140УД2 (А, В)

Назначение выводов: 1 - напряжение питания (- Un); 2 - коррекция 1; 5 - выход; 7 - напряжение питания (+ Un); 8 - коррекция 2; 9 - вход инвертирующий; 10 - вход неинвертирующий; 11 - коррекция 3; 12 - коррекция 4.

Общие рекомендации по применению

Не рекомендуется подводить какие-либо электрические сигналы к выводам ИС, не используемым согласно электрической схеме (в том числе к шинам «питание» и «корпус»).

Замену ИС в аппаратуре рекомендуется проводить тольм при отключенных источниках питания.

Для обеспечения устойчивости работы ИС необходимо включать корректирующие цепи.

Длина проводника от корпуса ИС до конденсаторов или резисторов, не используемых для частотной коррекции и шунтирующих источник питания, не должна превышать 50 мм.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания:

К140УД2А ……………………± 12,6 В ± 5%

К140УД2Б …………………………..±6,3 В ±5%

Выходное напряжение:

При Un = ± 12,6 В …………………………..≥±10В

При Un= ± 6,3 В ……………..≥ ± 3 В

Напряжение смещения нуля:

При Un=12,6В для К140УД2А……………………………………..... ≤5мВ

при Un = ± 6,3 В………………………………………………………≤7 мВ

Входной ток при Un = ± 12,6 В и Un =± 6,3 В…………………≤ ± 0,7 мкА

Разность входных токов при Un = ± 12,6 В и Un =± 6,3 В …... ≤± 0,2 мкА

Ток потребления:

К140УД2А при Un = ± 12,6 В…………………………………………≤8 мА

К140УД2Б при Un = ± 6.3 В ..……… ……………………….≤ 5 мА

Коэффициент усиления:

К140УД2А при Un = ± 12,6 В …………………………….30 ·103...240 ·103

К140УД2Б при Un= ±6,3 В .…………………………………. 2·103...50 ·103

Предельно допустимые режимы эксплуатации

Напряжение литания

К140УД2А . ……………………………………………± 13,3 В

в предельном режиме с учетом пульсаций……………………. ±15 В

К140УД2Б....................................................±6,6 В

в предельном режиме ……………………………………±7,5 В

Напряжение между входами при RГ≥ 1 кОм

К140УД2А . ... ……………………………………………………±4 В

в предельном режиме ..…………………………………………..± 5 В

К140УД2Б .. ……………………………….± 2 В

в предельном режиме . …………………………….± 2,8 В

Напряжение каждого входа относительно общей точки: при Rr> 1 кОм.

К140УД2А .........................................±6В

в предельном режиме…………………………………………….± 7 В

К140УД2Б…………………………………………….±ЗВ

в предельном режиме………………………………………………. ± 4 В

при Rr ≥10 кОм.

К140УД2А…………………………………………………………. ±13,ЗВ

в предельном режиме ... ..…………………………………………..± 15 В

К140УД2Б . . . ..……………………………………………………..±6,6 В

в предельном режиме . .. .…………………………………………..±7,5 В

Выходной ток (пиковый):

К140УД2А . .……………………………………………………….13 мА

К140УД2Б…………………………………………………………..6 мА

Сопротивление нагрузки . ..…………………………………≥ 1 кОм

Емкости нагрузки .………………………………………….≤ 100 пФ

Температура окружающей среды………………………...-45...+ 70 °С

Цифровые интегральные схемы

Цифровые интегральные схемы применяются очень широко в различных электронных устройствах, не говоря уж об их очевидной области применения - вычислительной технике. Цифровые сигналы передают информацию либо в виде величины, кратной стандартному временному интервалу между ними, либо в виде двух уровней сигнала: низкого уровня (логический 0) и высокого уровня (логическая 1).

К155ИД4, КБ155ИД4-4, КМ155ИД4

Микросхемы представляют собой сдвоенный дешифратор- демультиплексор 2-4. Содержат 131 интегральный элемент. Корпус типа 238.16-1, масса не более 2 г. и типа 201.16-5, масса не более 2,5 г.

Условное графическое обозначение К155ИД4, КБ155ИД4-4, КМ155ИД4

Назначение выводов: 1 - информационный вход D; 2 - стробирующий вход ; 3 - адресный вход В; 4 - выход 8; 5 — выход 4; 6 - выход 2; 7 - выход 1; 8 - общий; 9 - выход 1; 10 - выход 2; 11 - выход 4; 12 - выход 8; 13 - адресный вход А; 14 - стробирующий (инверсный) вход ; 15 - информационный (инверсный) вход ; 14 — напряжение питания.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5 В ± 5%

Выходное напряжение низкого уровня ≤0,4 В

Выходное напряжение высокого уровня ≥ 2,4 В

Напряжение на антизвонном диоде ≥-1,5 В

Входной ток низкого уровня ≤ - 1,6 мА

Входной ток высокого уровня ≤ 0,04 мА

Входной пробивной ток ≤ 1 мА

Ток короткого замыкания -18. -55 мА

Ток потребления ≤ 40 мА

Потребляемая статическая мощность (30 МГц) ≤210 мВт

Время задержки распространения при включении

по входу 2, по выходам 4—7,

по входам 14, 15 по выходам 9—12,

по входу 13 по выходам 5, 7, 9, 11,

по входу 3 по выходам 6, 7, 9, 10 ≤ 27 нс

по входу 3 по выходам 4, 5, 11, 12

по входу 13 по выходам 4, 6, 10, 12 ≤32 нс

по входу 1 ло выходам 4— 7 ≤30 нс

Время распространения при выключении:

по входу 2, по выходам 4—7,

по входам 14, 15 по выходам 9—12,

по входу 13 по выходам 5, 7, 9, 11,

по входу 3 по выходам 6, 7,9, 10 ≤20 нс

по входу 3 по выходам 4, 5, 11, 12,

по входу 13 по выходам 4, 6, 10, 12 ≤ 32 нс

по входу 1 по выходам 4—7 ≤ 24 нс

К155АГ1

Микросхема представляет собой одновибратор с логическим элементом на входе. Содержит 55 интегральных элементов. Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г.

Условное графическое обозначение К155АГ1

Назначение выводов: 1 —выход; 2, 8, 12, 13 — свободные; 3, 4, 5 —входы; 6 — выход; 7 — общий; 9, 10, 11—для подключения времязадающей цепи; 14 — напряжение питания.

Электрические параметры

Номинальное напряжение питания 5 В ± 5%

Выходное напряжение низкого уровня ≤0,4 В

Выходное напряжение высокого уровня ≥ 2,4 В

Напряжение на антизвонном диоде ≥-1,5 В

Входной ток низкого уровня.

по выводам 3, 4 ≤ -1,6 мА

по выводу 5 ≤- 3,3 мА

Входной ток высокого уровня:

по выводам 3, 4 ≤0,04мА, по выводу 5 ≤ 0,08 мА

Входной пробивной ток ≤1 мА

Ток короткого замыкания . -18 ... - 55 мА

Ток потребления:

при UBX = 0 .≤25 мА

при UВХ = 4,5 В ≤ 40 мА

Потребляемая статическая мощность . ≤171 мВт

Время задержки распространения при включении:

по выводам 3, 4 ≤ 80 нс, по выводу 5 ≤ 65 нс

Время задержки распространения при выключении:

по выводам 3, 4 ≤ 70 нс, по выводу 5 ≤ 55 нс

Рекомендации по применению

Значение внешнего сопротивления между выводами 11 и 14:

1,4 кОм ≤R ≤40 кОм.

Максимальная емкость между выводами 10 и 11 не более 1000 мкФ.

полупроводник заряд примесь диод

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1           Портала О.Н., Халоян А.А., Божко З.В. СПРАВОЧНИК Радиокомпоненты и материалы: Под ред. Н.М. Корнильева – Киев. «Радиооматор», 1998.-720с.

2          Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги Тома 1, 2 : - М.: Радио Софт, 200.

3          Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам: Киев: «Техника»,1984.

4          Харченко В.М. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ:- М.: ЭНЕРГОИЗДАТ, 1982

5          Голомедова А.В. Транзисторы малой мощности :-М.: «Радио и связь», 1995

6          Петухов В.М. Биполярные транзисторы средней и большой мощности сверхвысокочастотные и их зарубежные аналоги Том 4 :-М.: «Радио и связь», 1997

7          Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам_издание_1

8          Тарабрин Б.В. - Интегральные микросхемы Справочник:-М.: «Радио и связь», 1983