✅Компоненти ІМС

Транзистори ІМС отримують послідовну дифузію донорних і акцепторних домішок в острівці, створені тим чи іншим способом. Характерним для них є розташування виводів в одній площині.

Для здійснення логічних операцій створені багатоемітерні транзистори, застосування яких засноване на їх властивості залишатися відкритими, якщо хоча б до одного з емітерів докладено щодо бази пряму напругу. Замикання транзисторів відбувається тоді, коли на всі емітери подані зворотні напруги.

Поряд з біполярними в ІМС широко застосовують польові МДП-транзистори, особливо МОП-транзистори з індукованим каналом. В основі їх виготовлення, так само як і біполярних, лежить планарна технологія. Так, при виготовленні острівців по планарно-дифузійної технології виходить практично готова заготовка для МОП-транзистора.

Кожен з двох сусідніх острівців може бути стоком або витоком цього транзистора. Тому для їх виготовлення потрібно менше в порівнянні з епітаксійно-планарною технологією кількість операцій.

Діоди ІМС спеціально не виготовляють, а в якості їх використовують транзистори, що включаються за однією зі схем залежно від вимог, що пред’являються до діода.

Оскільки діода використовується р-n-перехід база-емітер. Діод відкритий при вказаній на малюнку полярності прикладеної напруги і закривається при протилежної полярності. Діоди, виконані відповідно до рис. 1.23, а, б, забезпечують високу швидкодію, але малий струм. Діоди, виконані відповідно до рис. 1.23, в, використовують два паралельних р-n-переходу і, відповідно, більший струм, але менше швидкодія. Діоди, відповідно до рис. 1.23, г, д, мають найбільше допустиме зворотна напруга, подібно до того, як в біполярних транзисторах найбільше напруження може бути докладено до переходу база-колектор.

Резистори ІМС отримують дифузією домішок у відведені для них острівці одночасно зі створенням Еміт-Терен і базових областей транзисторів.

У процесі Еміт-терной дифузії створюються резистори з відносно низьким опором (оскільки в емітерній області концентрація носіїв велика), а в процесі базової дифузії – з відносно високим опором, тому що в базовій області концентрація носіїв значно менше. Значення дифузійних резисторів від 10 Ом до 50 кОм.

Конденсатори ІМС, так само як і діоди, спеціально не виготовляють. Для їх формування, так само як і в варикапах, використовується бар’єрна ємність р-n-переходів, які формуються в острівцях одночасно з формуванням транзисторів. Можливі три варіанти формування конденсаторів.

Найбільшу питому ємність конденсатора забезпечує використання переходу емітер-база (близько 1500 пФ/мм2), проте цей р-n-перехід має найменшим серед всіх пробивною напругою (одиниці вольт).

Використання переходу колектор-база дозволяє отримати конденсатор, питома ємність якого в 5-6 разів менше, ніж у конденсатора на основі переходу база-емітер, а пробивна напруга приблизно в стільки ж разів більше. Останній варіант виконання конденсатора полягає у використанні бар’єрної ємності, утвореною між підкладкою кристала і колектором транзистора.

Оскільки бар’єрна ємність утворюється тільки у замкненого р-n-переходу, напруга, прикладена до обкладок конденсатора, має бути замикаючим, тобто зворотним для р-n-переходу, ємністю якого він утворений.

Корпуси мікросхем

Для захисту від впливу зовнішніх факторів і механічних пошкоджень всі мікросхеми поміщають в захисний корпус. ІМС розміщуються, як правило, в монолітних корпусах з 14 або 16 виводами. Найпростіший і найдешевший корпус – пластмасовий.

Однак через недостатній тепловідвід в ньому можна розміщувати лише схеми невисокого ступеня інтеграції з розсіюваною потужністю до 200 мВт.

Мікросхеми зі середнім і високим ступенем інтеграції з-за великого числа активних елементів розсіюють велику потужність. Для їх розміщення необхідні корпусу, що забезпечують хороший тепловідвід і захищають їх від перегріву. Тому для мікросхем середнього і високого ступеня інтеграції використовують керамічний і метало-керамічний корпус.

Якщо необхідно більш інтенсивне охолодження, можуть використовуватися радіатори. Плата з розміщеними на ній корпусами мікросхем може також обдуватися вентилятором, розташованим усередині корпусу електронного пристрою. Оскільки БІС/НВІС значно складніше МІС та СІС, для їх роботи потрібні набагато більше число виводів і більш складні корпуси.

Так, 16-розрядний мікропроцесор Intel 8086 розміщувався в 40-контактному корпусі, а число контактів у мікропроцесора Pentium 4 становило вже 480. Для виведення електричних сигналів в корпусах сучасних НВІС використовують спеціальні кулькові виводи, розташовані по периметру корпусу в кілька рядів.

Кількість контактів в таких корпусах знаходиться в межах від декількох сот до двох тисяч. Причому нові модифікації процесорів розробляються під серійні корпуси. Для підключення процесорних НВІС застосовуються спеціальні з’єднувачі – сокети, до яких здійснюється механічний притиск корпусу процесора. Для процесорів Sandy Bridge використовується корпус і відповідний сокет з 2011 контактами.

Сучасні НВІС розсіюють настільки велику потужність, що для їх охолодження використовуються спеціальні охолоджуючі системи – кулери, що містять вентилятор, радіатор з теплоносієм і систему регулювання.

Посилання на основну публікацію