 |
ВАХ динистора напоминает ВАХ обратно смещенного перехода.
|
|
|
|
Iа = Iко - обратный ток КП, инжекции нет, динистор закрыт.
б) Участок АВ (Uа > Uавкл):
В точке А происходит пробой динистора => Iа 
=> Gкп 
=>Rкп 
,
следовательно уменьшается и падение напряжения на этом
сопротивлении, т.е. возникает участок с отрицательным
дифференциальным сопротивлением. Динистор открывается.
в) В точке В создается минимальное напряжение на динисторе (все три
перехода смещены в прямом направлении и их сопротивления малы).
Uпр=(1,5÷2)В – падение напряжения на трех прямо смещенных
переходах.
Участок ВС напоминает ВАХ прямо смещенного перехода.
Тринисторы
Если от одной из баз динистора сделать вывод и подавать через него прямое напряжение на эмиттерный переход, то ток тиристора увеличится (за счет роста инжекции ОНЗ в область базы). Причем, чем больше ток через такой управляющий электрод, тем ниже напряжение включения, т.е. можно регулировать момент включения прибора.
Тиристор с управляющим электродом называется тринистором.
а) Если управляющим электродом является база, ближайшая к катоду, то это будет тринистор с катодным управлением.
Пример: КУ 201А, КУ 202А
б) Если управляющим электродом является база, ближайшая к аноду, то это будет тринистор с анодным управлением.
ВАХ тринистора
Iа
Iупр2
Iупр1
Iупр=0
о Uа
Uавкл2 Uавкл1
Iупр2 > Iупр1; Uавкл2 < Uавкл1
При нулевом управляющем токе ВАХ тринистора такая же, как и ВАХ динистора.
При управляющем токе не равном нулю ВАХ тринистора смещается влево, т.к. усиливается инжекция одного из эмиттеров и пробой КП произойдет при меньшем анодном напряжении. Чем больше управляющий ток, тем меньше напряжение включения.
|
|
|
Для включения тринистора требуется незначительный управляющий ток (десятки mA), незначительное напряжение управления, т.е. включениетринистора производится с небольшой затратой мощности. При этом в анодной цепи могут протекать токи в десятки и сотни ампер, при напряжении в тысячи вольт. Таким образом, тринистор – прибор,обладающий очень эффективным управлением.
Интегральные микросхемы (ИМС)
Основные понятия микроэлектроники
Микроэлектроника – это часть электроники, связанная с проектированием, изготовлением и эксплуатацией ИМС (интегральных микросхем).
ИМС – это микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования, обработки сигнала или накапливания информации, имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных между собой элементов и компонентов.
Элемент – это часть микросхемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая не может быть выделена как самостоятельное изделие (ее нельзя отделить от кристалла).
Под электрорадиоэлементом понимают транзистор, диод, резистор, конденсатор, логический элемент и т.д.
Компонент – это часть микросхемы, реализующая функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая может быть выделена как самостоятельное изделие и может быть отделена от кристалла и заменена на другой.
Компонеты бывают простые и сложные. К простым компонентам относятся бескорпусные диоды и транзисторы, специальные типы конденсаторов, малогабаритные катушки индуктивности и др. Сложные компоненты содержат несколько элементов, например диодные сборки.
Степень интеграции
В зависимости от степени интеграции цифровые микросхемы подразделяются на:
· малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле,
· средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле,
· большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле,
|
|
|
· сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — всё, что больше 10000 элементов.
В настоящее время к СБИС относятся микросхемы, содержащие свыше миллиарда элементов в кристалле. Так, в мае 2011 фирмой Altera была выпущена микросхема, состоящая из 3,9 млрд транзисторов.
По конструктивно-технологическому признаку ИМС делятся на:
· пленочные ИМС;
· полупроводниковые ИМС;
· гибридные ИМС;
· смешанные ИМС.
Пленочная микросхема – все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде пленок.
Полупроводниковая микросхема – все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия).
Гибридная микросхема (микросборка) – кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и т.д., помещенных в один корпус.
Смешанная микросхема – кроме полупроводникового кристалла содержит пленочные пассивные элементы, размещенные на поверхности кристалла.
Тенденции развития ИМС
Основной путь получения высокой степени интеграции полупроводниковых ИМС – использование элементов с минимальными размерами и потребляемой мощностью, например, МОП – элементы с n–каналом (при использовании МОП – структур число элементов в БИС – более 1 млн).
Выпуск БИС очень сложный и дорогой процесс. Поэтому изготовление БИС экономически оправдано, если их выпускать не менее сотни тысяч штук в год. Выпускать специализированные БИС для каждого конкретного случая не реально. В результате была предложена идея создания некоторого набора БИС, специализация которых для каждого конкретного случая применения достигается не схемно, а программно. Так появились стандартные универсальные элементы - микропроцессорные БИС.
Микропроцессор (МП) - это обрабатывающее и управляющее устройство, выполненное в виде одной или нескольких БИС и способное с помощью программного управления выполнять обработку информации, принимать решения, осуществлять ввод и вывод информации.
Эволюция развития БИС:
В качестве характеристики технологического процесса производства микросхем указывают минимальные размеры транзисторов (и других элементов) на кристалле.
|
|
|
В 1970-х годах минимальный контролируемый размер составлял 8 мкм, в 1980-х - 2 мкм.
В начале 1990-х процессоры (например, Pentium) изготавливали по технологии 500—600 нм (1нм=10-9м). Потом их уровень достиг до 250—350 нм. Следующие процессоры (Pentium 2, Athlon) уже делали по технологии 180 нм.
К 2009 году удалось обеспечить уровень производства процессоров по техноллогии 90 нм.
В 2010-м в розничной продаже уже появились процессоры, разработанные по технологии 32 нм. В мае 2011 фирмой Altera была выпущена микросхема по 28 нм техпроцессу. В 2015 г. уже появились процессоры 10 нм, далее настанет черед 7 и 5 нм. Как утверждают представители компании Intel, стоимость изготовления каждого транзистора должна будет снизиться минимум в 10 раз, а эффективность и быстродействие новых вычислительных систем трудно даже и спрогнозировать в настоящее время.
Проблемы:
По мере уменьшения размеров элементов возникают 2 проблемы:
· производство становится очень дорогим;
· интенсивность тепла, выделяемого миллиардами транзисторов, может достигнуть такого уровня, когда они просто «сварятся».
1. Чтобы решить эти проблемы, было решено разместить на одном кристалле несколько процессоров или ядер. Каждое ядро работает не быстрее прежних процессоров, но т.к. ядра функционируют параллельно, они могут обрабатывать за то же время больший объем данных, потребляя меньше электроэнергии и выделяя меньше тепла.
2. Вторым направлением решения проблем является создание транзисторов из нанотрубок. Нанотрубка – это вытянутая (цилиндрическая) молекула углерода. Так, разработчики IBM изготовили микросхему на КМОП-транзисторах, проводящей подложкой в которой служит не кремний, а углеродная нанотрубка. Таким образом, размер микросхемы стал соспоставим с размером молекулы.
3. В 2004г. была открыта новая форма молекулы углерода – графен. Это плоский лист из множества повторяющихся шестиугольников толщиной в один атом. Графен обладает большей электропроводностью, чем любой другой материал при комнатной температуре. При этом потери энергии очень малы, а, значит, выделяется мало тепла. Графеновый транзистор, изготовленный в Манчестерском университете (Англия) имеет толщину всего в один атом – это самый малый размер транзистора на сегодняшний день.
|
|
|
|
|
|
