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Perspektive der digitalen Schaltungen
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1. Die bisherigen Betrachtungen zu schaltungstechnischen Aspekten der ME waren vorrangig den Problemen der Silizium-IS gewidmet, da ihnen z.Z. und in naher Zukunft eine ausschlaggebende Bedeutung zukommt. Als Ergänzung soll auf folgende wichtige Entwicklungen und Möglichkeiten hingewiesen werden, die ebenfalls mit der ME in Zusammenhang stehen:
- Einige wesentliche diskrete Bauelemente sind ohne das „Knowhow" der ME nicht denkbar und für sie notwendig (z.B. D- bzw. VMIS-FET als Hochvoltschalter, FET aller Art als Leistungsschalter, GaAs-FET und andere III-V-Elemente als Höchstfrequenzbauelemente);
- Die Senkung der technologisch beherrschbaren Strukturgrößen für IS (und gegebenenfalls diskrete Bauelemente) ermöglicht die Nutzung bislang nicht berücksichtigter Wirkprinzipien und führt zur Überlagerung der klassischen Transistoreffekte mit neuen Bauelementeeffekten;
- Die Nutzung neuer Materialien für IS besitzt Vorteile für spezielle Einsatzgebiete elektronischer Bauelemente.
2.Zur Zeit werden bereits IS mit LSI-Komplexität für digitale Anwendungen (VHSI) und solch für X-Bandabmessungen (10 GHz, 3 cm) realisiert.
3.GaAs-Bauelemente haben den Vorteil, daß sie prinzipiell konventionelle elektrische und optoelektrische (auch aktive: LED, Laser) Effekte bereitstellen. Darüber hinaus ermöglichen sie noch eine Vielzahl von Höchstfrequenz- bzw. Subnanosekundenbauelementeeffekten.
4. Für Höchstfrequenzanwendungen werden (als direkte Bauelemente) IMPATT- und Avalanche-Drift-Dioden aus Silizium und neuerdings aus GaAs wegen ihres geringen Rauschfaktors (2 dB bei 12 GHz) eingesetzt. Als Oszillatoren wurden GaAs-GUNN-Elemente eingeführt (5...50 GHz, 100 mW). Sog. TELD (transferred-electronlogic devices) sind planare GUNN-Element-Logikschaltungen, die sich als SSI-IS integrieren lassen können. Damit sind auch analog-digitale (hybride) Schaltungen (z.B. ADU, DAU im GHz-Bereich) möglich.
5. GaAs-Bauelemente können in Zukunft weitgehend Elektronenröhrenoszillatoren (Klystroms, insbes. in Empfängern) ersetzen. Ein SAW-(surface-acoustic wave, akustische Oberflächenwellen) Einsatz ist mit GaAs-Bauelementen ebenfalls zu erwarten, da GaAs etwa die Gütewerte von Quarz erreicht.
6.Besondere Vorteile verspricht GaAs aber durch die prinzipielle Möglichkeit, alle oben genannten Wirkprinzipien mit aktiven optoelektronischen Wirkprinzipien zu verbinden. Die damit möglichen technischen Lösungen (Einfluß der integrierten Optik) sind noch nicht abschätzbar, sie werden aber einen entscheidenden Entwicklungszweig der ME darstellen.
Задания к тексту:
В каком предложении говорится о возможности использования новых, еще не изученных принципов действия полупроводниковых приборов? Благодаря чему эта возможность появляется и к чему приводит?
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В каком предложении говорится о возможностях и перспективах развития интегральной оптоэлектроники?
Укажите предложение, где сказано о преимуществах использования новых материалов в специальных областях применения электронных компонентов.
Найдите абзац, в котором перечислены некоторые дискретные полупроводниковые приборы, которые невозможно изготовить без микроэлектронной технологии. Назовите эти элементы.
Назовите достигнутые к настоящему времени успехи в использовании интегральных схем с высокой степенью интеграции.
Где говорится о незначительном коэффициенте шумов приборов, созданных на основе арсенида галлия?
Прокомментируйте числовые данные в 7-м абзаце.
Скажите, где идет речь о том, какими элементами в будущем можно будет заменить генераторы на электронных лампах?
Где указано, на какой элементной основе возможно создание сверхбыстродействующих аналого-цифровых преобразователей?
Назовите достоинства полупроводниковых приборов на основе арсенида галлия. Где об этом говорится?
Текст В: Analoge Schaltungen
1. Die Analogtechnik arbeitet mit analogen Signalen und benötigt lineare und multiplikative Effekte, dabei insbesondere Verstärkung, Frequenzselektion und Umsetzung.
2. Es wurden nur Lösungen in Bipolartechnik angegeben, da diese in der Analogtechnik z.Z. noch bestimmend sind. Die angegebenen Schaltungsprinzipien findet man im Rahmen der Ähnlichkeitsbeziehungen zwischen Bipolar- und Metall-Isolator-Halbleiter (MIS)-Transistoren zunehmend auch in MIS-Lösungen.
3. Für die angeführten Beispiele von Substrukturen sind üblich: maximale Nutzung von Transistoren und Dioden (verschiedene Typen stehen zur Verfügung), direkte Kopplung (Gleichstromkopplung), Anwendung von Komponentenpaaren (gleiche Auslegung) und Differenzstruktur zur Lösung der Toleranzprobleme.
4. Hauptprobleme derartiger konventioneller Schaltungen sind die Arbeitspunkt- sowie Verstärkungseinstellung (und Stabilität), die relativ aufwendigen Widerstände und die Toleranzen der Komponenten.
5. Differenzverstärkerstufen benötigen in der Ersatzschaltung anscheinend einen größeren Aufwand, in der Chipfläche sind sie aber sehr optimal. Die Toleranzen wirken sich kaum aus, da sie beide Seiten gleichermaßen betreffen. Die Differenztoleranzen sind sehr gering. Differenzstufen sind daher grundsätzlich günstig.
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6. Hohe Eingangswiderstände und Verstärkungswerte werden mit als DARLINGTON-Schaltung angeordneten Transistorkombinationen erreicht. Dazu wurde eine Emitter- und eine Kollektorstufe angegeben. Letztere läßt sich besonders günstig als hochohmige Eingangsstufe mit niederohmigem Ausgang einsetzen. Sie hat einen Pegelversatz (Absenkung) von zwei Basis-Emitter-Flußspannungen. Mit einem Komplementär-DARLINGTON-Paar wird er aber fast Null. Wendet man Feldeffekttransistor (mit p-n Übergang) FET (JFET) im Eingang an, wird der Eingangswiderstand besonders hoch. Mit Punchthrough-Eingangstransistoren in solchen DARLINGTON-Kombinationen lassen sich extreme Eingangswiderstände ebenfalls erreichen.
7. Leistungsstufen (B-Stufen) sind für NF- und HF-Ausgangsstufen erforderlich und benötigen großflächige, niederohmige Transistorpfade zur Betriebsspannung Ucc und zur Masse. Sie stellen immer Kombinationen von Emitter- und Kollektorstufen dar, die verzerrungsarm gesteuert werden müssen.
Задания к тексту:
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