УДК 004.021

КЛАССИФИКАЦИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Пинт Эдуард Михайлович1, Сёмов Иван Николаевич2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, профессор кафедры «Механизация и автоматизация производства»
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, магистр

Аннотация
Данная статья посвящена обзору интегральных микросхем, используемых в системах управления производственными процессами. Приведены сведения об аналоговых и цифровых электронных устройствах, принцип построения аналоговых и цифровых интегральных микросхем, применяемых в системах управления производственными процессами.

Ключевые слова: интегральные микросхемы


CLASSIFICATION OF INTEGRATED CIRCUITS

Pint Edyard Michaylovich1, Semov Ivan Nikolaevich2
1Penza state university of architecture and construction, candidate of sciences, professor of the department "Production Mechanization and automatization"
2Penza state university of architecture and construction, Undergraduate

Abstract
This article provides an overview of integrated circuits used in process control systems. Data on the analog and digital electronic devices, principles of analog and digital integrated circuits used in process control systems.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Пинт Э.М., Сёмов И.Н. Классификация интегральных микросхем // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/48130 (дата обращения: 03.10.2017).

В настоящее время бурно развивается микроэлектроника – отрасль радиоэлектроники, занимающаяся микроминиатюризацией радиоэлектронной аппаратуры с целью уменьшения ее объема, веса, стоимости, повышения надежности и экономичности. Развитие микроэлектроники шло в трех направлениях (рисунок 1): создание микромодулей; создание интегральных микросхем; создание функциональных приборов.

При микромодульном способе конструирования радиоаппаратуры схемы собираются из обычных элементов в миниатюрном исполнении (резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов и др.). По конструкции и способу монтажа микромодули делятся на две группы: плоские и объемные [1, с 5].

Плоский микромодуль представляет собой функционально законченный узел, собранный из микроэлементов на печатной плате и помещенный в корпус или залитый компаундом. Объемные (этажерочные) микромодули состоят из собранных в «этажерку» диэлектрических стандартных микроплат с установленными на них микроэлементами. Микромодули обеспечивают плотность упаковки до 80 элементов/см3.

Функциональными приборами называют такие приборы, которые используют физические свойства твердых тел для получения генерации, усиления или преобразования электрических колебаний. В функциональных приборах электрические элементы как таковые не используются, а их функции реализуются межмолекулярными связями и объемными явлениями в твердом теле [2, с 47].

Интегральные микросхемы – это микроэлектронные приборы, состоящие из активных элементов (транзисторов, диодов), пассивных элементов (резисторов, конденсаторов и др.) и соединительных проводов, которые изготовлены в едином технологическом процессе, электрически соединены между собой, заключены в общий корпус и представляют собой неразделимое целое. Интегральные микросхемы по сравнению с микромодулями отличают более высокие надежность, плотность упаковки и экономичность. По технологии изготовления интегральные микросхемы делятся на пленочные, гибридные, полупроводниковые и совмещенные. Пленочными микросхемами называют схемы, выполняемые осаждением пленок различных материалов на изоляционное основание (подложку).

Рисунок 1 – Основные направления микроэлектроники

Пленочная технология позволяет получать все пассивные элементы схем. Получение активных элементов связано с большими технологическими трудностями, поэтому активные элементы выполняют по обычной технологии в виде миниатюрных дискретных элементов и монтируют на подложках. Интегральные микросхемы, в которых используются навесные активные элементы, а пассивные элементы в виде пленок, называют гибридными микросхемами. Гибридные микросхемы обеспечивают плотность упаковки до 150 элементов/см3. Полупроводниковой (твердой) интегральной микросхемой называют схему, созданную в одном кристалле полупроводника. Основными процессами создания компонентов полупроводниковых интегральных микросхем являются технологические процессы формирования p-n-переходов введением примесей в исходный полупроводниковый материал [3, с 56]. Электронно-дырочные переходы образуют диоды, транзисторы, конденсаторы и другие элементы. Полупроводниковые микросхемы имеют наиболее высокую плотность упаковки элементов (сотни тысяч на см3) и позволяют получить максимальную надежность, так как количество соединений в них сведено к минимуму. В ряде случаев интегральная микросхема представляет монолитную структуру, в которой полупроводниковая интегральная микросхема сочетается с пленочными элементами. Такие интегральные микросхемы получили название совмещенных. В объеме полупроводника создаются p-n-переходы, которые образуют все активные элементы, а затем на такую активную подложку, соответствующим образом защищенную, наносятся в виде пленок пассивные элементы и токопроводящие дорожки. В совмещенных микросхемах сочетаются высокая плотность упаковки элементов с хорошими электрическими параметрами и возможность в широких пределах варьировать величинами параметров пассивных элементов за счет применения пленок различных материалов. Однако стоимость совмещенных микросхем значительно выше гибридных и полупроводниковых микросхем, что ограничивает их применение [4, с 78],

Интегральные микросхемы единого конструктивно-технологического исполнения, предназначенные для совместного применения, выпускаются сериями. В настоящее время серии интегральных микросхем широко используются в радиоэлектронной аппаратуре.

По степени интеграции (по суммарному количеству входящих в данную микросхему элементов) все интегральные микросхемы принято подразделять на интегральные схемы:

первой степени интеграции – до 10 элементов,

второй степени – от 11 до 100 элементов,

третьей степени – от 101 до 1000 элементов (большие интегральные микросхемы),

четвертой степени – от 1001 до 10000 элементов и т.д. (сверхбольшие интегральные микросхемы).

По функциональному назначению интегральные микросхемы делят на два больших класса: цифровые (или логические) и аналоговые (или линейно-импульсные). Цифровые микросхемы используют в ЭВМ, устройствах дискретной обработки информации. Активные элементы этих микросхем работают в ключевом режиме, т. е. могут находиться в одном из двух состояний: закрыт и полностью открыт. Аналоговые микросхемы используются для усиления сигналов низких и высоких частот, в качестве генераторов, детекторов и других устройств, где активные элементы работают в линейном режиме или осуществляют нелинейные преобразования сигналов [5, с 84].


Библиографический список
  1. Интегральные микросхемы в системах управления производственными процессами: моногр. / Э.М. Пинт, И.Н. Петровнина, И.И. Романенко, К.А. Еличев.. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 140 с.
  2. Оптимизация устройства агрегации микрометрических тел с встречновращающимися лентами Мёбиуса: монография / А.В. Яшин, В.С. Парфенов, В.Н. Стригин, И.Н. Сёмов.– Пенза: ПГУАС, 2014 – 164 с.
  3. Нохрин, А.Н. Электротехника и электроника. Ч 2. Электроника [Текст]: учеб. пособие / А.Н. Нохрин, А.К. Кудрявцева. – Череповец: Изд-во ГОУ ВПО ЧТУ, 2007.
  4. Пинт, ЭМ. Резисторный усилитель напряжения: теоретические сведения, расчет и применение [Текст]: моногр. / Э.М. Пинт [и др.]. – Пенза: Изд. ПГУАС, 2012.
  5. Пинт, Э.М. Основы теории, расчета линейных электрических цепей и электроснабжения объектов [Текст]: учеб. пособие / Э.М. Пинт [и др.]. – Пенза: Изд. ПГУАС, 2012.


Все статьи автора «Сёмов Иван Николаевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: