Материал: Методические указания по самостоятельной работе по дисциплине «Интегральные устройства радиоэлектроники». Турецкий А.В., Ципина Н.В

Частотную характеристику крутизны — зависимость крутизны от частоты — можно представить в следующей форме:

S = S/[1 +j( / s)],

где s=1/ s - угловая граничная частота, откуда амплитудночастотная и фазо-частотная характеристики крутизны равны:

Разработанные в последнее время многоканальные транзисторы (Multigate Transistors) - это транзисторы с принципиально новой геометрией, которая призвана улучшить их эффективность. В плане геометрии идеальной является цилиндрическая форма транзистора. Один цилиндр, включающий в свой состав канал проводимости и области стока и истока, окружен соосным полым цилиндром из диэлектрического материала, а сверху расположен еще один соосный металлический цилиндр, выполняющий функции затвора. Данная геометрия позволяет минимизировать токи утечки и улучшить все характеристики транзистора. Более подробно выше приведенные вопросы можно изучить, проработав [1-4, 6].

Вопросы для самопроверки к теме 3

1.Что такое пороговое напряжение?

2.Как называется режим работы полевого транзистора приводящий к увеличению выходных токов в зависимости от увеличения входного напряжения (по модулю)?

3.Как называется режим работы полевого транзистора приводящий к уменьшению выходных токов в зависимости от увеличения входного напряжения (по модулю)?

14

4.Как называется минимальное напряжение, которое надо подать на затвор МДП транзистора с индуцированным каналом для того, чтобы образовался канал?

5.Как называется область, соединяющая исток и сток, по которой протекает ток в полевом транзисторе?

6.В каком режиме работает МДП транзистор со встроенным каналом?

7.К чему приводит эффект модуляции длины канала?

8.Как называется пологая область на выходной ВАХ полевого транзистора?

Методические указания к теме 4

На основе МДП-транзистора создана так называемая ячейка флэш-памяти. Использование микросхем флэшпамяти позволяет создавать миниатюрные и очень легкие энергонезависимые сменные карты памяти, обладающие к тому же низким энергопотреблением. Важным достоинством карт на основе флэш-памяти является также их высочайшая надежность, обусловленная отсутствием движущихся частей, что особенно критично в случае внешних механических воздействий: ударов, вибраций и т.п.

Основные недостатки таких носителей — довольно большая цена самих карт флэш-памяти и высокая удельная стоимость хранимых на них данных, хотя в настоящее время наблюдается тенденция к значительному снижению цен на карты флэш-памяти, что приводит к их применению вместо жестких дисков в составе карманных компьютеров.

Прибор с зарядовой связью (ПЗС) представляет собой МДП-структуру с большим количеством управляющих элек- тродов—затворов. Главная особенность ПЗС состоит в том, что он хранит и передает информацию в виде количества заряда — «зарядовых пакетов», которые состоят из подвижных носителей заряда (дырок или электронов).

В зависимости от значения модуля поданного напряжения на соседние электроды в ПЗС различают режим покоя, ре-

15

жим хранения информации, режим считывания информации. Для продвижения зарядовых пакетов от одного затвора к другому необходимы три фазы электродов (передающей, принимающей и изолирующей) и трехфазное напряжение специальной формы.

В фото - ПЗС зарядовые пакеты формируются под действием фотонов. Чем больше световой поток, тем больше величина зарядового пакета. Далее необходимо передать эти пакеты в соответствующие блоки преобразования, то есть снять информацию.

Конструктивно можно выделить две основные схемы ПЗС матриц: с кадровым переносом и с межстрочным переносом.

В фотокамере сигнал после матрицы поступает на обработку, где происходит усиление в зависимости от чувствительности, выбранной пользователем (100, 200, 400 ISO или больше), а затем оцифровку и коррекцию в соответствии с индивидуальными настройками матрицы.

Далее происходит программная интерполяция цветного изображения из трех массивов основных цветов и коррекция яркости, насыщенности, резкости. В большинстве камер происходит сжатие информации.

И наконец, полученная с матрицы цифровая информация запоминается в виде изображения и записывается на карту памя-

ти (CompactFlash, Secure Digital, Memory Stick, xD-Picture и др.).

К перспективным устройствам памяти можно отнести полимерную память (PFRAM), магнитную память(MRAM), сегнетоэлектрическую энергонезависимую памяти Ferroelectric RAM (FeRAM). Более подробно выше приведенные вопросы можно изучить, проработав [2,4].

Вопросы для самопроверки к теме 4

1.Что собой представляет ПЗС?

2.В виде чего ПЗС хранит и передает информацию?

16

3.Каков в ПЗС основной рабочий режим МДПструктуры?

4.Как называется время, необходимое МДП-структуре

вПЗС для перехода из режима обеднения в режим инверсии?

5.Каково назначение стоп-каналов в фото-ПЗС?

6.Каковы причины возникновения на поверхности полупроводника энергетических ловушек?

7.Как называется канал переноса, исключающий в ПЗС действие энергетических ловушек?

8.Какова структура ПЗС матрица с кадровым перено-

сом?

9.Каковы недостатки ПЗС матрицы с межстрочным переносом?

10.Какое основное преимущество ПЗС матриц с кадровым переносом?

11.Каким образом можно повысить чувствительность

вПЗС матрице с межстрочным переносом?

12.Какой основной способ устранения влияния неоднородности чувствительности у ПЗС матриц?

13.Каково назначение плавающего затвора в ячейке флэш-памяти?

14.К чему приводит наличие потенциала, находящегося на плавающем затворе в ячейке флэш-памяти?

Методические указания к теме 5

Наиболее распространенные элементы группы AIIIBV арсенид галлия и GaAs и нитрид галлия GaN.

(GaAs) — химическое соединение галлия и мышьяка. Этот материал в основном используется для создания сверхвысокочастотных интегральных схем, светодиодов, лазерных диодов, диодов Ганна, туннельных диодов, фотоприѐмников и детекторов ядерных излучений.

Некоторые электронные свойства GaAs превосходят свойства кремния. Арсенид галлия обладает более высокой

17

подвижностью электронов, которая позволяет приборам работать на частотах до 250 ГГц.

Соединения GaAs и GaN активно применяются в СВЧ микросхемах и транзисторах, используемых в современных устройствах связи.

Методические указания к теме 6

При понижении температуры многие металлы и сплавы переходят в сверхпроводящее состояние. Сверхпроводимость характеризуется идеальной электропроводностью и идеальным диамагнетизмом.

Английский ученый-физик Брайан Дэвид Джозефсон рассматривал частный случай туннельного эффекта - туннелирование куперовских пар - и предсказал существование двух эффектов. Первый из них состоит в том, что через туннельный переход с тонким слоем диэлектрика, когда его толщина меньше или порядка длины когерентности (d ), возможно протекание сверхпроводящего тока, то есть тока без сопротивления. Предсказывалось, что критическое значение этого тока будет своеобразно зависеть от внешнего магнитного поля. Если ток через такой переход станет больше критического, то переход будет источником высокочастотного электромагнитного излучения. Это нестационарный эффект Джозефсона.

На основе эффектов Джозефсона созданы сверхпроводящие квантовые интерферометры, позволяющие регистрировать магнитные поля. Их преимущества перед другими приборами для измерения магнитных полей - сверхвысокая чувствительность и возможность бесконтактных измерений. Это позволяет регистрировать очень слабые магнитные поля, связанные со слабыми электрическими токами, возникающими в живых организмах. Удается регистрировать магнитокардиограммы, магнитоэнцефалограммы, магнитограммы работы мышц, желудка, глаза. В геофизике с помощью сквид-магнитометров можно вести геологическую разведку с самолета или спутника,

18