Элементная база современных электронных устройств

Промышленная электроника – наука о применении электронных приборов и устройств в промышленности. В промышленной электронике можно выделить три области: - информационную электронику (ИЭ); - энергетическую электронику (ЭЭ); - электронную технологию (ЭТ).

Одним из главных направлений развития полупроводниковой электроники в последние десятилетия являлись интегральная микроэлектроника. В последние годы широкое применение получили полупроводниковые интегральные микросхемы (ИС). Микросхема – микроминиатюрный функциональный узел электронной аппаратуры, в котором элементы и соединительные провода изготавливаются в едином технологическом цикле на поверхности или в объеме полупроводника и имеют общую герметическую оболочку. В больших интегральных схемах (БИС) количество элементов (резисторов, диодов, конденсаторов, транзисторов и т.д.) достигает нескольких сотен тысяч, а их минимальные размеры составляют 2…3 мкм. Быстродействие БИС привело к созданию микропроцессоров и микрокомпьютеров. В последнее время широкое развитие получил новый раздел науки и техники – оптоэлектроника. Физическую основу оптоэлектроники составляют процессы преобразования электрических сигналов в оптические и обратно, а также процессы распространения излучения в различных средах. Оптоэлектроника открывает реальные пути преодоления противоречия между интегральной полупроводниковой электроникой и традиционными электрорадиокомпонентами (резисторы переменные, кабели, разъемы, ЭЛТ, лампы накаливания и т.д.). Преимуществом оптоэлектроники являются неисчерпаемые возможности повышения рабочих частот и использование принципа параллельной обработки информации.

электроны и положительные дырки.

Полупроводниковые диоды Полупроводниковый диод (ПД) – прибор с одним p − n переходом и двумя выводами. Он хорошо пропускает ток одного направления и плохо пропускает ток противоположного направления. Эти токи и соответствующие им напряжения между выводами полупроводникового диода называются прямыми I пр и обратными I обр токами, прямыми U пр и обратными U обр напряжениями. Прямое сопротивление ПД составляет обычно не выше нескольких десятков Ом, а обратное сопротивление не ниже нескольких сотен кОм.

Стабилитрон. Это полупроводниковый диод, сконструированный для работы в режиме электрического пробоя. Условное графическое обозначение стабилитрона

Стабилитрон стабилизирует напряжение.

В стабилитронах может иметь место и туннельный, и лавинный, и смешанный пробой в зависимости от удельного сопротивления базы.

Транзисторы (рис.а,б). Общие сведения. Транзисторы (Т) – полупроводниковые приборы, служащие для усиления мощности электрических сигналов. По принципу действия транзисторы делятся на биполярные и полевые (униполярные).

Рис.11в

Структура биполярного транзистора типов p − n − p (а), n − p − n (б) и их условное обозначение

Полевой транзисторов показана на рис. а,б

Структура (а) и условное обозначение полевого транзистора с каналом p –типа

.

Различают два вида полевых транзисторов: с управляющим переходом и с изолированным затвором

Принципы управления параметрами электронного активного элемента, заложенные в полевых транзисторах, могут быть реализованы в более сложных электронных устройствах. К таким устройствам можно отнести ячейку памяти на основе полевого транзистора с изолированным затвором (флэш-память). Устройства флэш-памяти являются современными быстродействующими программируемыми постоянными запоминающими устройствами (ППЗУ) с электрической записью и электрическим стиранием информации (ЭСП-ПЗУ). Эти устройства являются энергонезависимыми, так как информация не стирается при отключении питания, выдерживают не менее 100 000 циклов записи/стирания. Одной из разновидностей приборов, реализующих принципы полевых транзисторов, являются полупроводниковые приборы с зарядовой связью (ПЗС). Приборы с зарядовой связью используются: в запоминающих устройствах ЭВМ; в устройствах преобразования световых (оптических) сигналов в электрические.

Тиристоры. Тиристорами называют полупроводниковые приборы с двумя устойчивыми режимами работы (включен, выключен), имеющие три или более p-n–переходов.

Тиристор по принципу действия – прибор ключевого типа. Во включенном состоянии он подобен замкнутому ключу, а в выключенном – разомкнутому ключу. Те тиристоры, которые не имеют специальных электродов для подачи сигналов с целью изменения состояния, а имеют только два силовых электрода (анод и катод), называют неуправляемыми, или диодными, тиристорами (динисторами). Приборы с управляющими электродами называют управляемыми тиристорами, или просто тиристорами,

ток в их течет только в одном направлении. Условное графическое обозначение

Структурная схема тиристора