Файл: Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений.pdf

где UIm — напряжение на коллекторе предыдущего от­ крытого транзистора, £/д — прямое напряжение на диоде.

Полагая для простоты /7бЭ З ?^0; IKORQ-^EO, получим соотношение, определяющее условие запирания:

все входные диоды должны быть поданы сигналы с высо­

На практике часто применяются универсальные диод- но-транзисторные элементы, в которых резистор R заме­ няется последовательно включенными диодами, что по­ зволяет снизить уровень управляющих сигналов (рис. 2.21а), и элементы с фиксированным посредством диода

выходным напряжением в режиме отсечки транзистора (рис. 2.216). Используемые элементы могут иметь раз­ личное число входов. Наибольшее распространение полу­ чили элементы с двумя, тремя, четырьмя и восьмью вхо­ дами.

Рис. 2.21. Практические схемы элементов Д Т Л

На рис. 2.22 в качестве примера приведена функцио­

Рис. 2.22. Схема устройства на элементах I I — Н Е ,

большей помехозащищенностью и более широкими воз­

жет быть устранен, если при построении схемы И вместо диодных ключей использовать транзисторы.

Универсальный элемент, построенный на транзисторах типа п-р-п (рис.2.23а), реализует логическую операцию И — Н Е для сигналов высокого уровня. Работает такой элемент следующим образом. Если на один из входов

66

(транзисторы, диоды, резисторы и т. п.), идущие для их построения, не могут использоваться автономно и изго­ товляются специально для применения в микромодуль­ ных элементах. Эти изделия имеют одинаковые конструк­ цию и технологию изготовления и не имеют климатичес­ кой и механической защиты. Последняя осуществляется при изготовлении мпкромодуля в целом.

Конструктивной основой микромодульных элементов является керамическая пластина размером 10X10 мм, на которой располагаются входящие в микромодуль ком­ поненты. Обычно на одной пластине располагаются ком­ поненты одного вида, соединения между которыми и с выходными контактными площадками осуществляются печатным монтажом. Микромодульный элемент образу­ ется соединением между собой определенных унифици­ рованных пластин. При этом они конструктивно образуют многоэтажное «здание» в форме параллелепипеда («эта­ жерки»), в котором соединительные шины являются од­ новременно и выводами мпкромодуля. После заливки компаундом, обеспечивающим климатическую и механи­ ческую защиту компонента, микромодуль помещается в кожух. Так как конструкция пластин унифицирована, то

Такие системы характеризуются тем, что все компонен­ ты, составляющие элемент (транзисторы, диоды, резис­ торы), изготавливаются по единой технологии в общем технологическом процессе, по завершении которого обра­ зуется единый функциональный узел (элемент). При этом параметры компонента определяются спецификой того элемента (функционального узла), в котором они присутствуют. Климатическая и механическая защита осуществляется в целом на элемент.

Таким образом, система интегральных элементов от-

70

личается от рассмотренных выше систем тем, что она базируется не на использовании самостоятельных компо­ нентов, а эти компоненты конструктивно и технологичес­ ки создаются (интегрируются), образуя функциональный

понятие о транзисторах, диодах, резисторах в системах интегральных элементов полностью заменяется понятием о функциональных узлах в виде интегральных схем. Все это оказалось возможным благодаря созданию специ­ альных методов технологии.

В зависимости от способа реализации система интег­ ральных элементов включает два класса интегральных схем: монолитные (твердые) и гибридные.

Монолитные (твердые) интегральные схемы образу­ ются путем создания в исходном монолитном полупро­ водниковом материале (как правило, кремнии, реже гер­ мании) зон с различными электрическими свойствами (транзисторы, диоды, резисторы), соединяемых между собой нанесением проводящего слоя определенной кон­ фигурации.

Гибридные интегральные схемы образуются соедине­ нием отдельных микроминиатюрных компонентов, распо­ лагаемых на изолирующей подложке. При этом активные и нелинейные компоненты (транзисторы, диоды) изготав­ ливаются методами твердых схем, а пассивные компо­ ненты (резистор, конденсаторы) — нанесением на под­ ложку тонких пленок материалов с определенными элек­ трическими свойствами. Отдельные компоненты между собой соединяются проводниками с помощью термоком­ прессионной сварки или нанесением на подложку рисун­ ка, полученного металлизацией.

Прежде чем перейти к сравнительной характеристике различных систем элементов, рассмотрим кратко и не­ сколько упрощенно технологию изготовления монолитных интегральных схем. В качестве исходного материала (подложки) используется пластина из монокристалличе­ ского кремния (Si) с проводимостью р-типа. Поверх­ ность пластины шлифуется по 13-му классу точности, за­ тем покрывается защитным слоем двуокиси кремния

') Здесь под функциональным узлом понимается логический эле­ мент. Как будет показано ниже интегральный элемент может содер­ жать несколько независимых функциональных узлов.

71