Лачин Электроника. Электроника рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия ля студентов высших технических учебных заведений РостовнаДону Феникс 2001 Рецензенты

• Название: Электроника рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия ля студентов высших технических учебных заведений РостовнаДону Феникс 2001 Рецензенты
• Анкор: Лачин Электроника.doc
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 7.57 Mb.
• Имя файла: Лачин Электроника.doc
• Тип: Учебное пособие; #535
• страница: 7 из 17

1.5.4. Фотодиод

Рассмотрим устройства, основные физические процес­сы, характеристики и параметры фотодиода.

Устройство и основные физические процессы. Изобразим упрощенную структуру фотодиода (рис. 1.126, а) и его ус­ловное графическое обозначение (рис. 1.126, б).


Физические процессы, протекающие в фотодиодах, носят обратный характер по отношению к процессам, протекающим в светодиодах. Основным физическим яв­лением в фотодиоде является генерация пар электрон-дырка в области p-n-перехода и в прилегающих к нему областях под действием излучения.

Электрическое поле p-n-перехода разделяет электроны и дырки. Неосновные носители электричества, для кото­рых поле является ускоряющим, выводятся этим полем за переход. Основные носители задерживаются полем в сво­ей области проводимости.

Генерация пар электрон-дырка приводит к увеличению обратного тока диода при наличии обратного напряжения и к появлению напряжения и_акмежду анодом и катодом при разомкнутой цепи. Причем в соответствии со сделан­ным замечанием о разделении электронов и дырок и_ак> 0 (дырки переходят к аноду, а электроны — к катоду).

Характеристики и параметры. Фотодиоды удобно ха­рактеризовать семейством вольт-амперных характеристик, соответствующих различным световым потокам (световой поток измеряется в люменах, лм) или различным освещен-ностям (освещенность измеряется в люксах, лк).

Обратимся к вольт-амперным характеристикам (ВАХ) фотодиода (рис. 1.127). Пусть вначале световой поток ра­вен нулю, тогда ВАХ фотодиода фактически повторяет




Рис. 1.127

ВАХ обычного диода. Если световой поток не равен нулю, то фотоны, проникая в область p-n-перехода, вызывают генерацию пар электрон-дырка. Под действием электри­ческого поля p-n-перехода носители электрода движутся к электродам (дырки — к электроду слоя р, электроны — к электроду слоя п). В результате между электродами воз­никает напряжение, которое возрастает при увеличении светового потока. При положительном напряжении анод-катод ток диода может быть отрицательным (четвертый квадрант характеристики). При этом прибор не потребля­ет, а вырабатывает энергию.

На практике фотодиоды используют и в так называе­мом режиме фотогенератора (фотогальванический режим, вентильный режим), и в так называемом режиме фотопре­образователя (фотодиодный режим).

Режим фотогенератора имеет место при и > 0 и i< 0 (четвертый квадрант). При этом диод отдает энергию во внешнюю цепь (и • i < 0). В этом режиме работают солнеч­ные элементы. В настоящее время коэффициент полезно­го действия солнечных элементов достигает 20%. Пока энергия, вырабатываемая солнечными элементами, при­мерно в 50 раз дороже энергии, получаемой из угля, не­фти или урана. Но ожидается, что стоимость энергии, получаемой с помощью солнечных батарей, будет сни­жаться.

Режим фотопреобразователя соответствует соотноше­ниям и < 0 и i < 0 (третий квадрант). В этом режиме фо­тодиод потребляет энергию (и • i > 0) от некоторого обя­зательно имеющегося в цепи внешнего источника напряжения (рис. 1.128). Графический анализ этого режи­ма выполняется при использовании линии нагрузки, как и для обычного диода. При этом характеристики обычно условно изображают в первом квадранте (рис. 1.129).

Фотодиоды являются более быстродействующими при­борами по сравнению с фоторезисторами. Они работают на частотах 10⁷—10¹⁰ Гц. Фотодиод часто используется в оптопарах светодиод-фотодиод. В этом случае различные характеристики фотодиода соответствуют различным то­кам светодиода (который при этом создает различные све­товые потоки). Изобразим соответствующие току светодиода 20 мА характеристики фотодиода, входящего в опто-пару АОД112А-1 (рис. 1.130, а).

При этом ток i и напряжение и фотодиода соответству­ют обычным для диодов условно-положительным направ­лениям (рис. 1.130,6).



1.5.5. Фототранзистор и фототиристор

Выходные характеристики фототранзистора подобны выходным характеристикам обычного биполярного тран­зистора, но теперь положение характеристик определяется не током базы, а уровнем освещенности (или величиной светового потока).

Свойства фототиристора подобны свойствам обычно­го тиристора, однако с той лишь особенностью, что вклю­чение тиристора осуществляется не с помощью импульса тока управления, а с помощью светового импульса.
1.5.6. Оптрон (оптопара)

Оптрон — полупроводниковый прибор, содержащий источник излучения и приемник излучения, объединен­ные в одном корпусе и связанные между собой оптичес­ки, электрически или одновременно обеими связями. Очень широко распространены оптроны, у которых в ка­честве приемника излучения используются фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и фототиристор.

В резисторных оптронах выходное сопротивление при изменении режима входной цепи может изменяться в 10⁷...10⁸ раз. Кроме того, вольт-амперная характеристика фоторезистора отличается высокой линейностью и сим­метричностью, что и обусловливает широкую примени­мость резисторных оптопар в аналоговых устройствах. Недостатком резисторных оптронов является низкое бы­стродействие — 0,01...1 с.

В цепях передачи цифровых информационных сигна­лов применяются главным образом диодные и транзистор­ные оптроны, а для оптической коммутации высоковольтных сильноточных цепей — тиристорные оптроны. Быстро­действие тиристорных и транзисторных оптронов харак­теризуется временем переключения, которое часто лежит в дипазоне 5...50 мкс. Для некоторых оптронов это время меньше.

Рассмотрим несколько подробнее оптопару светодиод-фотодиод. Дадим условное графическое обозначение этой оптопары (рис. 1.131, а).



Напомним, что излучающий диод (слева) должен быть включен в прямом направлении, а фотодиод — в прямом (режим фотогенератора) или в обратном направлении (ре­жим фотопреобразователя).

Воспользуемся общепринятым выбором условно-поло­жительных направлений для токов и напряжений диодов оптопары (рис. 1.131,6).

Изобразим зависимость тока i_выхот тока i_вxпри и_вых=0 для оптопары АОД107А (рис. 1.132).

Указанная оптопара предназначена для работы как в фо­тогенераторном, так и в фотопреобразовательном режиме.

1.5.7. Разновидности индикаторов

К основным типам индикаторов относятся: полупро­водниковые индикаторы (ППИ), вакуумные люминес­центные индикаторы (ВЛИ), газоразрядные индикаторы (ГРИ) и жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ).

Простейшими ППИ являются светодиоды. Помимо них выпускаются цифровые и буквенно-цифровые, одно-и многоразрядные, шкальные и матричные ППИ. Они характеризуются высокой яркостью, большим сроком службы, низким рабочим напряжением, имеют малую инерционность и очень стойки к механическим воздей­ствиям.

ВЛИ представляют собой вакуумный триод, содержа­щий прямонакальный катод, сетку и несколько анодов, покрытых люминофором и расположенных в одной плос­кости. При подаче напряжения накала катод испускает электроны, которые под действием электрических полей сетки и анодов устремляются к анодам, и люминофор ано­дов начинает светиться.

Индикаторы этого типа обладают большой яркостью и долговечностью, незначительной потребляемой мощнос­тью и хорошо сопрягаются с микросхемами на МДП-структурах.

Газоразрядные индикаторы до появления ВЛИ и ППИ были основными приборами техники индикации. И сей­час они широко применяются из-за высокой яркости, малой потребляемой мощности и высокого быстродей­ствия. Но значительные рабочие напряжения (сотни вольт) не позволяют подключить ГРИ непосредственно к микросхемам.

Практически все ГРИ представляют собой газоразряд­ные диоды, содержащие один или несколько катодов и анод. При увеличении разности потенциалов между ано­дом и некоторым катодом ток через такой диод резко воз­растает, а газ начинает светиться.

ЖКИ имеют небольшие размеры, питаются от источ­ника с низким напряжением, потребляют очень малую мощность (не более 100 мкВт) и обеспечивают хорошую четкость знаков при самом различном наружном освеще­нии.

Поясним подробнее, что же такое жидкие кристаллы. Среди большого количества различных веществ, находя­щихся в жидком состоянии, значительная часть состоит из молекул, имеющих форму нити. Под воздействием элек­трического поля и в определенном диапазоне температур (10...55°С) в таких веществах возникает специфический эффект динамического рассеивания, в результате которого их коэффициент преломления (как для проходящего, так и для отраженного света) изменяется, и жидкость, непроз­рачная в нормальном состоянии, начинает пропускать свет (она оказывается подобной твердому кристаллу). Та­ким образом, сами жидкокристаллические индикаторы света не излучают. Для них необходимы источники посто­роннего света той или иной длины волны.

1.6. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Операционный усилитель (ОУ) — это высококаче­ственный усилитель, предназначенный для усиления как постоянных, так и переменных сигналов. Ранее такие уси­лители использовали главным образом в аналоговых вы­числительных устройствах для выполнения математических операций (сложения, вычитания и т. д.). Это объясняет происхождение Термина «операционный». В настоящее время очень широко используются операционные усили-. тели в виде полупроводниковых интегральных схем. Эти схемы содержат большое число (десятки) элементов (тран­зисторов, диодов и т. д.), но по размерам и стоимости при­ближаются к отдельным транзисторам. Оказалось, что операционные усилители очень удобно использовать для решения самых различных задач преобразования и гене­рирования маломощных сигналов, поэтому эти усилите­ли очень широко используются на практике.

При инженерной разработке электронных устройств на основе операционных усилителей полезно иметь пред­ставление о внутренней структуре операционных уси­лителей, особенно об устройстве входных и выходных каскадов, что помогает правильно решать вопросы согла­сования операционных усилителей с источниками вход­ных сигналов и приемниками преобразованных сигналов.

Однако во многих случаях нет необходимости учиты­вать особенности электронной схемы, реализованной в том или ином операционном усилителе. При этом опера­ционный усилитель рассматривается как «черный ящик», который описывается характеристиками и параметрами, соответствующими токам и напряжениям только внешних выводов. Особенности электрических процессов во внут­ренних цепях операционного усилителя при таком подхо­де не учитываются. Именно поэтому начальные сведения по операционным усилителям даются в начальном разде­ле курса электроники, в котором изучают электронные приборы (диоды, транзисторы и т. д.).

Вообще следует отметить, что при обращении к тому или иному объекту как электроники, так и других облас­тей науки и техники всегда можно вьщелить следующие две тенденции. Первая тенденция состоит в стремлении как можно подробнее изучить и учесть внутреннюю струк-,туру и внутренние процессы объекта, а вторая — в стрем­лении охарактеризовать объект так, чтобы эта структура и эти процессы учитывались как можно меньше. В отно­шении операционного усилителя можно сказать, что пред­ставление его в форме «черного ящика» значительно уп­рощает анализ электронных схем и обычно дает вдолне приемлемые практические результаты.

1.6.1. Краткое описание

операционного усилителя

Рассмотрим наиболее широко используемые разновид­ности операционных усилителей, для питания которых применяются два источника напряжения (обычно +15В и —15В). По-другому это называют питанием от источника с нулевым выводом или от расщепленного источника ±15В.

Приведем один из вариантов условного графического обозначения операционного усилителя (рис. 1.133). Обо­значение общего вывода «0V» расшифровывается как «ноль вольт». Для уяснения назначения выводов изобра­зим типичную схему на операционном усилителе — схе­му инвертирующего усилителя (рис. 1.134).



Рис. 1.133

Ниже будет показано, что если входное напряжение и_вх достаточно мало по модулю, то выходное напряжение и_вых определяется выражением

Часто на схемах выводы +U, —Uи 0V не указывают (но, естественно, подразумевают) и используют упрощенное условное графическое обозначение (рис. 1.135). При этом приведенная выше типичная схема приобретает упрощен­ный вид (рис. 1.136).

В литературе, особенно зарубежной, часто используют условные графические обозначения, не соответствующие стандарту, принятому у нас (рис. 1.137).




Обозначим напряжения на выводах операционного усилителя (рис. 1.138).




Рис. 1.138

Напряжение и_диф между инвертирующим и неинверти-рующим входами называют дифференциальным напряже­нием (дифференциальным сигналом). Ясно, что

и_диф=и₊-и_

Операционные усилители конструируют таким обра­зом, чтобы они как можно больше изменяли напряжение и_выхпри изменении дифференциального сигнала (т. е. раз­ности и₊ — и_) и как можно меньше изменяли напряже­ние и_выхпри одинаковом изменении напряжений и₊ и и_.

Пусть и_диф= 0. Сделаем обозначение: и_СФ= и₊ = и_. На­пряжение и_СФназывают синфазным напряжением (син­фазным сигналом). Используя этот термин, можно ска­зать, что операционные усилители конструируют таким образом, чтобы влияние синфазного сигнала на выходное напряжение было как можно меньше.

1.6.2. Передаточная характеристика

Операционный усилитель хорошо характеризует его передаточная характеристика — зависимость вида



где f-некоторая функция.Изобразим график этой зависимости (рис. 1.139) для одерационного усилителя К140УД1Б (это один из первых отечественных операционных усилителей). Эта конкрет-



ная характеристика не проходит через начало координат. У различных экземпляров операционных усилителей од­ного и того же типа эта характеристика может проходить как слева, так и справа от начала координат. Заранее пред­сказать точное положение этой характеристики невозмож­но. Значение напряжения и_диф, при котором выполняется условие и_вых= 0, называют напряжением смещения (напря­жением смещения нуля) и обозначают через U_смДля опе­рационного усилителя типа К140УД1 известно только то, что напряжение U_смлежит в диапазоне от — 10мВ до +10мВ. А это означает, что при нулевом напряжении и_диф напряжение и_выхможет лежать в пределах от минимально возможного (около —7В) до максимально возможного (около +10В).

Для того, чтобы при нулевом усиливаемом сигнале на­пряжение на выходе было равным нулю, т. е. для того, что­бы передаточная характеристика проходила через начало координат, предусматривают меры по компенсации на­пряжения смещения (балансировка, коррекция нуля, настройка нуля). Внекоторых операционных усилителях (в том числе и типа К140УД1Б) не предусмотрены специаль­ные выводы, воздействуя на которые можно было бы компенсировать напряжение смещения. В этом случае на входы операционного усилителя, кроме усиливаемого сиг­нала, нужно подавать напряжение, компенсирующее на­пряжение смещения. В некоторых операционных усилите­лях для компенсации напряжения смещения предусмотрены специальные выводы. Изобразим типовую схему включения операционного усилителя типа К140УД8А, в котором пре­дусмотрены такие выводы (рис. 1.140).

Через NC обозначены специальные выводы для балан­сировки. Цифрами обозначены номера выводов.

Диапазон выходного напряжения, соответствующий почти вертикальному участку передаточной характеристи­ки, называется областью усиления. Соответствующий это­му диапазону режим работы называют режимом усиления (линейным, активным режимом). В линейном режиме



где К — коэффициент усиления по напряжению (коэффи­циент усиления напряжения, коэффициент усиления дифференциального сигнала).

Обычно величина К лежит в пределах 10⁴...10⁵. К при­меру, для операционного усилителя типа К140УД1Б К = 1350...12000, для операционного усилителя К140УД14А К не менее 50000.

Диапазоны выходного напряжения вне области усиле­ния называются областями насыщения. Соответствующий этим областям режим называют режимом насыщения. Обычно считается, что в режиме насыщения выполняет­ся условие

и_еых = + U_nun -3В (при и_диф > 0)

или

и_еых = - U_nun +3В (при и_диф< 0),

где + U_пиmи - U_nиm— напряжения питания.

В приближенных расчетах иногда считают, что в режи­ме насыщения и_еых =+U_пиmили и_еых = -U_nиmr

Реальные электронные устройства на основе операци­онного усилителя практически всегда имеют коэффици­ент усиления значительно меньше К, так как в них ис­пользуется отрицательная обратная связь. Пример схемы с отрицательной обратной связью приведен на рис. 1.134.

Легко заметить, что чем больше коэффициент К при заданных напряжениях + U_пиmи - U_пиm, тем меньше тот ди­апазон значений напряжения и_диф, который соответствует

режиму усиления. Так, если К=50000 и + U_пиm = |- U|_пиm=

= 15 В, то величина |и_диф|не может превышать значения 15 / 50000 = 300 • 10-⁶ В = 300 мкВ. Если наперед извест­но, что операционный усилитель работает в режиме уси­ления, то при практических расчетах обычно принимают,

Что и_диф=0.
1.6.3. Влияние различных факторов на выходное напряжение операционного усилителя

При практическом использовании операционного уси­лителя необходимо учитывать, что различные факторы могут существенно влиять на его выходное напряжение.

Влияние синфазного напряжения на выходное напряже­ние. Обратимся к схеме (рис. 1.141), в которой имеется только синфазный сигнал и_сф(и_диф= 0). Изобразим типич­ный график зависимости и_выхот и_сфдля операционного усилителя (рис. 1.142).






Если модуль |и_сф|сравнительно мал, то синфазный сиг­нал слабо влияет на напряжение и_вых. Иначе его влияние, как следует из графика, может быть очень существенным. Если синфазный сигнал оказывается чрезмерно большим по модулю, то операционный, усилитель может выйти из строя. Влияние синфазного сигнала при его малых по модулю значениях характеризуют коэффициентом усиле­ния синфазного сигнала К_сфи коэффициентом ослабления синфазного сигнала К_ос.сф:




Коэффициент К всегда положителен. Коэффициенты К_сф и К_ос.сф могут быть как положительными, так и отрица­тельными. Но в справочных данных обычно указывают мо­дули этих коэффициентов. Модуль коэффициента К_сф обыч­но близок к единице, поэтому модуль коэффициента К_ос.сф обычно такого же порядка, что и коэффициент К. Коэффи­циент К_ос.сфчасто измеряют в децибелах, обозначая его в этом случае через К_{ос.сфдБ}:



Например, для операционного усилителя типа К140УД1Б при напряжении питания ±12,6 В синфазный сигнал и_сфдолжен лежать в пределах —6...+6 В. Для этого усилителя коэффициент К_{ос.сфдБ}:не меньше 60 дБ. Это оз­начает, что модуль |К_ос.сф| не меньше 1000.

Влияние входных токов на выходное напряжение. Рас­смотрим схему с операционным усилителем, во входной цепи которого включены два резистора (рис. 1.143).

В этой схеме источники входных сигналов отсутству­ют, однако входные токи i₊ и i_ для реальных операцион­ных усилителей не равны нулю. Эти токи могут быть в зависимости от типа операционного усилителя и положи­тельными, и отрицательными. Если во входном каскаде операционного усилителя используются биполярные




транзисторы, то токи i₊ ,i_ обычно лежат в пределах от де­сятков наноампер до единиц микроампер, а если исполь­зуются полевые транзисторы, то они обычно лежат в пре­делах от долей пикоампер до десятков наноампер. К примеру, для операционного усилителя типа К140УД1Б токи i₊, i_ при t = 85° С не превышают 11 мкА (во вход­ном каскаде — биполярные транзисторы), а для усилите­ля К140УД8А типовое значение этих токов при t = 70°С равно 10 нА (во входном каскаде — полевые транзисторы с p-n-переходом).

Даже если выполняется равенство i₊ = i_, но сопротив­ления R₊и R_ различны (R₊ =R_), разность падений на­пряжения на этих сопротивлениях будет воспринята усилителем как дифференциальный сигнал и вызовет по­явление напряжения на нагрузке. Поэтому стремятся к тому, чтобы эквивалентные сопротивления цепей, под­ключенных к инвертирующему и неинвертирующему вхо­дам, были одинаковыми. К сожалению, токи i₊ и i_ не всегда одинаковы, и это является еще одной причиной на­рушения режима работы операционного усилителя.

Влияние температуры, напряжения питания и времени (старения) на выходное напряжение. Влияние указанных факторов проявляется в том, что под их воздействием из­меняется напряжение смещения U_см. .Для приближенной оценки этого влияния можно считать, что напряжение U_см может изменяться следующим образом:

• 
  на единицы — десятки микровольт при изменении температуры на 1С;
  
• 
  на единицы — десятки микровольт при изменении напряжения питания на 1 В;
  
• 
  на доли — единицы микровольт при увеличении срока службы схемы на 1 месяц.
  

1.6.4. Амплитудно-частотная,

фазочастотная характеристики операционного усилителя и его эквивалентная схема

Цри увеличении частоты f уменьшается коэффициент К и возникает сдвиг по фазе (ф между напряжениями и_диф и и_вых (предполагается, что эти напряжения синусоидаль­ные). Для учета этого удобно использовать комплексный

коэффициент усиления по напряжению К:

где U_вых,U_диф -соответственно комплексные действую­щие значения переменных напряжений и_дифи и_вых. На практике широко используют графики амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик для К. Каждую отдельную характеристику или пару этих характеристик называют диаграммой Боде.

На практике модуль |К|часто измеряют в децибелах, обозначая его при этом через |К| дБ. По определению |К|_дБ =20lg|К|.

Изобразим схематически амплитудно-частотную и фа-зочастотную характеристики для операционного усилите­ля типа К140УД8 (рис. 1.144, а, б).



По оси ординат будем откладывать как значения |К|, так и значения |К| дБ.

Обратим внимание на тот факт, что для оси абсцисс каждого графика используется логарифмический масштаб.

Очень важно отметить, что несмотря на то, что модуль |К|и сдвиг по фазе начинают уменьшаться уже при очень малых частотах (около 10 Гц), подобные операционные усилители могут вполне успешно работать на значитель­но более высоких частотах (в десятки и сотни килогерц).

Дело в том, что в практических схемах, как уже отмеча­лось, обычно используется отрицательная обратная связь, а она, как будет показано ниже, значительно улучшает частотные свойства схем на основе операционных усили­телей.

У некоторых операционных усилителей частотные ха­рактеристики таковы, что возможно самовозбуждение (при этом усилитель на основе операционного усилителя превращается в генератор). Для необходимого изменения частотных характеристик используют корректирующие устройства (конденсаторы или RC-цепочки). Выводы опе­рационного усилителя, предназначенные для подключе­ния корректирующих цепей, обозначают через FC (от англ. frequencycorrection). Операционный усилитель К140УД8 не требует использования внешних корректиру­ющих цепей.

Простейшая эквивалентная схема операционного уси­лителя изображена на рис. 1.145. Она может использовать­ся только на низких частотах (или на постоянном токе). Функция f(и_диф) отражает особенности передаточной ха­рактеристики операционного усилителя. Часто принима­ют, что R_вх= °° (i_ = i₊ = 0), R_вых= 0, К -> °°.




1.7. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Интегральные микросхемы часто называют просто ин­тегральными схемами. По определению интегральная схе­ма (ИС) — микроэлектронное изделие (т. е. изделие с высокой степенью миниатюризации), выполняющее оп­ределенную функцию преобразования и обработки сигна­ла и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассмат­ривается как единое целое.

Элемент интегральной схемы — часть интегральной схе­мы, реализующая функцию какого-либо электрорадио­элемента (резистора, диода, транзистора и т. д.), причем эта часть выполнена нераздельно от других частей и не мо­жет быть выделена как самостоятельное изделие с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эк­сплуатации.

Компонент интегральной схемы в отличие от элемента может быть выделен как самостоятельное изделие с ука­занной выше точки зрения.

По конструктивно-технологическим признакам интег­ральные схемы обычно разделяют на:

• 
  полупроводниковые;
  
• 
  гибридные;
  
• 
  пленочные.
  

В полупроводниковой схеме все элементы и межэле­ментные соединения выполнены в объеме или на поверх­ности полупроводника. В таких схемах нет компонентов. Это наиболее распространенная разновидность интеграль­ных схем.

Интегральную схему называют гибридной, если она содержит компоненты и (или) отдельные кристаллы по­лупроводника.

В пленочных интегральных схемах отдельные элемен­ты и межэлементные соединения выполняются на поверх­ности диэлектрика (обычно используется керамика). При этом применяются различные технологии нанесения пле­нок из соответствующих материалов.

По функциональным признакам интегральные схемы подразделяют на аналоговые (операционные усилители, источники вторичного электропитания и др.) и цифровые (логические элементы, триггеры и т. п.).

Краткая историческая справка. Первые опыты по со­зданию полупроводниковых интегральных схем были осу­ществлены в 1953 г., а промышленное производство интег­ральных схем началось в 1959 г. В 1966 г. был начат выпуск интегральных схем средней степени интеграции (число элементов в одном кристалле до 1000). В 1969 г. были со­зданы интегральные схемы большей степени интеграции (большие интегральные схемы, БИС), содержащие до 10000 элементов в одном кристалле.

В 1971 г. были разработаны микропроцессоры, а в 1975 г. — интегральные схемы сверхбольшой степени ин­теграции (сверхбольшие интегральные схемы, СБИС), со­держащие более 10000 элементов в одном кристалле. По­лезно отметить, что предельная частота биполярных транзисторов в полупроводниковых интегральных схемах достигает 15 ГГц и более (1 ГГц = Ю'Гц).

К 2000 г. ожидается появление интегральных схем, со­держащих до 100 млн МОП транзисторов в одном крис­талле (речь идет о цифровых схемах).

Система обозначений. Условное обозначение интеграль­ных микросхем включает в себя основные классификаци­онные признаки. Оно состоит из четырех элементов и приведено в [3].

Первый элемент — цифра, соответствующая конструк­тивно-технологической группе. Цифрами 1, 5, 6 и 7 в пер­вом элементе обозначаются полупроводниковые интеграль­ные микросхемы. Гибридным микросхемам присвоены цифры 2, 4 и 8. Пленочные, вакуумные .и керамические интегральные микросхемы обозначаются цифрой 3.

Второй элемент, определяющий порядковый номер разработки серии, состоит из двух (от 00 до 99) или трех (от 000 до 999) цифр.

Третий элемент, обозначающий подгруппу и вид мик­росхемы, состоит из двух букв (см. таблицу).

Четвертый элемент, обозначающий порядковый номер разработки микросхемы данной серии, состоит из одной или нескольких цифр.

К этим основным элементам обозначений микросхем могут добавляться и другие классификационные признаки.

Дополнительная буква в начале четырехэлементного обозначения указывает на особенность конструктивного исполнения:

Р — пластмассовый корпус типа ДИП;

А — пластмассовый планарный корпус;

Е — металлополимерный корпус типа ДИП;

С — стеклокерамический корпус типа ДИП;

И — стеклокерамический планарный корпус;

К Р 1 3_4_ ЛА 2.




Н — керамический «безвыводной» корпус.

В начале обозначения для микросхем, используемых в условиях широкого применения, приводится буква К.

Серии бескорпусных полупроводниковых микросхем начинаются с цифры 7, а бескорпусные аналоги корпус­ных микросхем обозначаются буквой Б перед указанием серии.

Через дефис после обозначения указывается цифра, характеризующая модификацию конструктивного испол­нения: 1 — с гибкими выводами; 2 — с ленточными (па-учковыми) выводами, в том числе на полиамидном носи­теле; 3 — с жесткими выводами; 4 — на общей пластине (неразделенные); 5 — разделенные без потери ориенти­ровки (наклеенные на пленку); 6 — с контактными пло­щадками без выводов.

АНАЛОГОВЫЕ