Integrovaný obvod: Porovnání verzí
Smazaný obsah Přidaný obsah
m Robot: přidáno {{Autoritní data}}; kosmetické úpravy |
|||
Řádek 1:
[[Soubor:EPROM Intel C1702A (2).jpg|
'''Integrovaný obvod''' (zkratka '''IO''') je moderní [[elektronika|elektronická]] [[součástka]]. Jedná se o spojení (integraci) mnoha jednoduchých elektrických součástek, které společně tvoří [[elektrický obvod]] vykonávající nějakou složitější funkci. Integrované obvody dělíme na monolitické a hybridní. V Československu se mezi profesionály i amatéry vžil zajímavý termín pro integrovaný obvod a to slovo je „[[Švábi|šváb]]“ podle jeho vzhledu.
Řádek 6:
Na obrázku je křemíková destička paměti [[EPROM]] o kapacitě 256 x 8 bitů ze 70. let, kterou bylo možno mazat [[ultrafialové záření|ultrafialovým zářením]] (proto měla paměť průhledné okénko). Matice paměťových buněk jsou dvě obdélníkové pravidelně mřížované části v horní polovině destičky. Celkově byl tento obvod složen z necelých 5000 součástek (tranzistorů).
[[Soubor:Eprom-střední.jpg|
Pro srovnání [[mikroprocesor|procesor]] Intel Pentium 4 se skládá z cca 42 milionů tranzistorů a nejtenčí spoje na destičce jsou široké 0,18 [[Metr#Mikrometr|μm]] (lidský vlas má průměr cca 100 μm).
Řádek 18:
=== Monolitické obvody ===
[[Soubor:etchedwafer.jpg|
Základem pro výrobu moderních monolitických IO je [[monokrystal]] z velmi čistého [[polovodič]]e. Monokrystal musí být velmi dokonalý, pokud možno prostý, bez jakýchkoliv poruch v krystalové mřížce. Materiál pro [[Křemík#Výroba monokrystalického křemíku|jeho výrobu]] musí být předem velmi [[Křemík#Výroba vysoce čistého křemíku|dokonale vyčištěn]]. Čištění materiálu a tažení takového monokrystalu se provádí za vysokých teplot v ochranné atmosféře, a je proto energeticky, ale i časově velmi náročné. Náročnost procesu je tím větší, čím větší průměr má výsledný monokrystal mít.
Řádek 29:
Po vytvoření struktury obvodu se na povrch [[vakuové napařování|vakuově napaří]] tenká vrstvička kovu (nejčastěji [[hliník]]u). Ta se poté opět za pomoci masky odleptá, takže na určených místech destičky vzniknou hliníkové kontakty.
[[Soubor:Eprom-detail.jpg|
[[Soubor:Integrovaný-obvod-zapouzdření.jpg|
[[Soubor:Integrovaný-obvod-asfalt-.jpg|
=== Hybridní integrované obvody ===
Hybridní integrované obvody se zpravidla skládají z tenké keramické destičky, na kterou jsou metodou [[sítotisk]]u naneseny vodivé spoje, [[rezistor]]y a přilepeny křemíkové destičky s diskrétními polovodičovými součástkami nebo jednoduššími monolitickými integrovanými obvody. Případně mohou být na tutéž destičku přilepeny i další součástky jako například [[kondenzátor]]y nebo [[cívka|cívky]]. Hodnoty odporu rezistorů lze na destičkách hybridních obvodů případně pomocí [[laser]]u velmi přesně doladit.
[[Soubor:Hybrid-hranatý.jpg|
=== Pouzdra integrovaných obvodů ===
Řádek 49:
* Pin grid array (PGA) – součástka s velkým počtem vývodů umístěných na spodní straně, často vsazovaná do [[Patice procesoru|patice]]. Odstup vývodů 2,54mm.
'''SMD (surface mount device) součástky''' –
*
* Land grid array (LGA) – součástka s velkým počtem vývodů umístěných na spodní straně. Vývody nejsou nijak vystouplé, jde spíše o kontaktní plošky
* Quad flat pack (QFP: TQFP, MQFP, PQFP) – součástka čtvercového tvaru s vývody na všech čtyřech stranách různého tvaru (L,J,I). Odstup vývodů 0,635mm.
Řádek 62:
Mez integrace se uvádí v hustotě součástek na plochu. Tato hodnota nemůže být nekonečná a to nejen kvůli konečné přesnosti výrobních postupů, ale také kvůli určitým fyzikálním předpokladům pro fungování samotných součástek – zejména pak polovodičů. Existuje tedy míra nejmenšího možného tranzistoru, kterou nesmíme překročit, aby tranzistor byl stále funkční – a to i v případě, že jsme schopni vyrobit součástku menší.
* '''Difuzní délka (neboli žravost)''' – konstantní pro každý materiál omezující rozměry tranzistoru. Toto kritérium není úplně mezí integrace, protože omezuje velikost báze shora. Pokud by byla báze širší, rekombinuje (zanikne) elektron dříve než ji překoná – proud z mezi kolektorem a emitorem by nemohl protékat.
<math> L_N = \frac {1} {\sqrt {p_B}} </math>
<math> L_N </math> – difuzní délka;
<math> p_B </math> – koncentrace nosičů v bázi
* '''Earlyho efekt''' – Jev omezující miniaturizaci tranzistoru. Pokud je koncentrace nosičů v bázi nízká, rozšiřuje se vyčerpaná oblast PN přechodu (u NPN tranzistoru jde o přechod báze-kolektor) výrazněji do báze a zmenšuje tak její efektivní šířku. Dochází tak k deformaci výstupních charakteristik tranzistoru, zesilovacího činitele a kolektorového proudu – tyto parametry se stávají závislými na napětí mezi bází a kolektorem. Šířka báze musí být tedy větší než vyčerpaná oblast.
* '''Debyeho délka''' – Omezení související s vyčerpanou oblastí PN přechodu. Způsobuje, že je nutné umístit elektrody do určité vzdálenosti od PN přechodu a vyčerpané oblasti, která se kolem něj tvoří.
<math> L_d = \frac {1} {e} {\sqrt {\frac {\varepsilon k T} {n+p}}} </math>
* '''Zákon velkých čísel''' – Pravidlo omezující velikost polovodičových součástí. V polovodiči je počet nosičů náboje konstantní. Při výrobě součástky se nepřesností výroby stane, že počet nosičů náboje se v každém kusu mírně liší. U součástek běžné velikosti tyto malé rozdíly nehrají roli, ale u součástek miniaturizovaných (kde se celkový počet volných nábojů může pohybovat např. kolem 100) můžou tyto odchylky výrazně ovlivnit parametry součástky. Od jistého stupně miniaturizace je tedy nemožné vyrábět součástky totožné, i když jde o totožný postup výroby. Tato mez integrace může být časem odbourána zkvalitněním výroby.
* '''[[Heisenbergův princip neurčitosti|Heisenbergův princip (relace) neurčitosti]]'''
== Rozdělení integrovaných obvodů ==
Řádek 129:
* [[Dioda]]
* [[Mooreův zákon]]
{{Autoritní data}}
[[Kategorie:Integrované obvody]]
| |||