Реферат: Основные этапы и направления развития элементной базы РЭС и устройств функциональной микроэлектроники - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Основные этапы и направления развития элементной базы РЭС и устройств функциональной микроэлектроники

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 566 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

10 БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕНН ЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра ЭТТ РЕФЕРАТ На тему: "ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ РЭС И УСТРОЙСТВ Ф УНКЦИОНАЛЬНОЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ" МИНСК, 2009 Развитие элементной базы РЭА, в том числе и РЭС прошло четыре эт а па, которые в основном связаны с развитие м элементной базы. Обычно гов о рят о четыре х поколениях РЭА: первое (1915-1955 гг.) – создание РЭА на основе электровакуумных приборов и дискрет ных ЭРЭ; втор ое (1955-1965 гг.) – использование дискретных транзисторов и миниатюрных ЭРЭ; третье (1965 – 1980 гг.) – применение ИС и микроминиатюрных дискретных ЭРЭ; четвертое (с 1980 г) – комплексное использова ние ЭРЭ, БИС и СБИС, УФЭ и микропроце с сорны х комплектов. Развитие элементной базы определяется потребностями СМЭ и осн о вано на достижениях физики, технологии и произво дства. Особенно быстро она стала развиваться с начала 60-х гг., когда достиж ения физики создали о с нову для появления микроэлектроники. Это привело к формированию в ко н струкции и технологии самостоятельного направления – констр уирования и технологии радиоаппаратуры. Четвертый этап продолжается и в настоящее время. Существуют и др у гие классификации, особенно в отдельных напра влениях РЭА. Современная микроэлектроника базируется на интеграции дискретных эле ментов электронной техники, при которой каждый элемент схемы форм и руется отдельно в полупроводниковом кристал ле. При этом в основе созд а ния, ИМС лежит пр инцип элементной (технологической) интеграции, сопр о вождающейся микроминиатюризацией элементов (активных и па ссивных) микросхемы. В ИМС можно выделить области, представляющие собой а к тивные (диоды, транзисторы) и пассивные ( резисторы, конденсаторы, кату ш ки индукти вности) элементы. В интегральной микроэлектронике сохраняется главный принцип дискретной электроники, основанной на разработке эле к трической схемы по законам теории цепей. Этот при нцип неизбежно связан с ростом числа элементов микросхемы, и межэлемент ных соединений по мере усложнения выполняемых ею функций. Повышение степени интеграции микросхем и связанное с. этим уменьшение р азмеров элементов имеет определенные пределы. Интеграция свыше нескол ьких сотен тысяч элементов (в отдельных случаях и милли о нов) на одном кристалле оказывается экономически нецелес ообразной и те х нологически трудно выпол нимой. Сложными становятся проблемы топологии и теплоотвода. Поэтому в отдале нной перспективе интегральная микроэлектроника уже не будет по л ностью удовлетворять разработчиков сложной радиоэлектронной аппарат у ры. Функциональная микроэлектроника предполагает принципиально н о вый подход, позволяющий реализовать определе нную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов, основываясь непосредс т венно на физическ их явлениях в твердом теле. В этом случае локальному объекту твердого те ла придаются такие свойства, которые требуются для в ы полнения данной функции, и промежуточный этап представлен ия желаемой функции в виде эквивалентной электрической схемы не требуе тся. Функци о нальные микросхемы могут вып олняться не только на основе полупроводн и ков, но и на основе таких материалов, как сверхпроводники, сегнетоэл ектр и ки, материалы с. фотопроводящими сво йствами и др. Для переработки и н формации м ожно использовать явления, не связанные с электропроводн о стью (например, оптические и магнитные явления в д иэлектриках, закон о мерности распростран ения ультразвука и т.д.). Таким образом, функциональная микроэлектроника охватывает вопр о сы получения специальных сред с наперед задан ными свойствами и создания различных электронных устройств методом фи зической интеграции, т.е. и с пользования та ких физических принципов и явлений, реализация которых позволяет получ ить приборы со сложным схемотехническим или систем о техническим функциональным назначением. В функциональной микроэлектронике начинают использовать (Рис у нок 1): Оптические явления (когерентн ая и некогорентная оптика, нелинейная оптика, электрооптика, магнитоопт ика). Их свойства, связанные со свойств а ми светового потока, следующие: зарядовая нейтральность, однонаправленность, отсутствие гальванич е ских связей и электрических контактов; двухмерность светового потока, а следовательно, возможность мног о канальной обработки информации; высокая несущая частота и, следовательно, большая полоса пропуск а ния каналов обработки информации. Эти особенности стали основой интенсивно развивающегося направл е ния функциональной микроэлектроники - оптоэл ектроники. Физические явления, связанные с взаимодействием потока электронов с ак устическими волнами в твердом теле. Такие явления, как генерация и усиле ние акустических воли потоком электронов, движущихся со сверхзв у ковыми скоростями, обусловили появление ново го направления функци о нальной микроэлек троники - акустоэлектроники. Особенность этих явлений заключается в мал ой скорости распространения акустических волн (1.105см/с) в отличие от элект ромагнитных волн (3.1010 см/с), что позволяет реализовать миниатюрные линии з адержки, фильтры с заданными частотн ы ми с войствами, усилители СВЧ и др. Преимущество этого направления состоит в том, что реализация зада н ной функции обеспечивается лишь выбором конф игурации устройства. Новые магнитные материалы (слабые ферромагнетики и магнитные полупров одники), появление которых привело к созданию нового направл е ния - магнетоэлектроники. Отличительной особенно стью слабых феррома г нетиков является ма лая по сравнению с классическими магнитными мат е риалами намагниченность насыщения. Это дает возможность управл ять дв и жением магнитных доменов, называе мых пузырями, в двух и трех измерен и ях сла быми магнитными полями и осуществлять тем самым функции хран е ния, перемещения и обработки больших объемов инф ормации. Характерные размеры "пузырей", составлявших примерно 1 мкм, п о зволяют достичь, высокой плотности записи информ ации (1.108 бит/см2). Большое преимущество таких систем состоит в том, что хране ние информ а ции осуществляется без питан ия, а перемещение "пузырей" - малым рассе я ни ем мощности. Ряд новых материалов - магнитных полупроводников, обл а дающих свойствами магнетиков и полупроводни ков, - позволяет создавать приборы с большой функциональной гибкостью. Покоящиеся и движущиеся электрические неоднородности (домены и шнуры) в однородных полупроводниках. Их исследование стимулировало создание фу нкциональных интегральных микросхем. Так как в данном случае используется однородный материал, то реал и зация заданной функции может быть достигнута выбором соответствующей конфигурации устройства. Высокие скорости дви жения неоднородностей электрического поля (1.107 см/с) обусловливают высок ое быстродействие (меньше 1.10-9 с), а также генерацию и усиление в диапазоне С ВЧ. Явления, связанные с изменением структуры конденсированных тел на моле кулярном уровне. Они привели к возникновению нового направления - кванто вой или молекулярной микроэлектроники. К этому направлению отн о сятся фазовые переходы в твердых телах и жидких к ристаллах, сопрово ж дающихся резкими изм енениями электрических, оптических и магнитных свойств. Обусловленная этим высокая чувствительность к внешним возде й ствиям позволяет легко, осуществлять ряд операций по управлени ю и прео б разованию потоков информации в р азличных функциональных системах. Интересными материалами с еще не вполне раскрытыми, перспектив а ми использования их в микроэлектронике являются органические полупр о водники. Микроэлектронные устройства с использованием доменов обладают высоки ми функциональными возможностями. Элементы на основе эффекта Ганна. Помимо генераторов и усилителей СВЧ он и позволяют создавать такие функциональные устройства, как и м пульсно-кодовые модуляторы, компараторы, аналого -цифровые преобразов а тели, нейристорные линии задержки, полный ряд логических элементов, г е нераторы колебаний сложной формы, регистры сдвига и запоминаю щие ус т ройства (ЗУ). На основе этих элемент ов могут быть созданы сверхбыстр о действ ующие микросхемы (теоретически до 10-12 с), превосходящие по б ы стродействию лучшие кремниевые микросхемы, по кр айней мере, на порядок при том же уровне рассеиваемой мощности. Малогабаритные СВЧ-генераторы на диодах Ганна уже миновали ст а дию лабораторных разработок. Они обладают низким уровнем шумов (сра в нимым с клистронами) и мощностью излучения, достаточной для использ о вания в радиолокационных устройствах в диапазоне частот 1 - 80 ГГц. Такие: диоды в пролетном режиме генерации обеспечивают выходную мощнос ть 20 - 350 мВт - в непрерывном режиме и.1 - 400 Вт - в импульсном режиме. В режиме огра ниченного накопления объемного заряда диоды Ганна позвол я ют получать импульсную мощность 3 - 6 кВт на частоте 1,5 - 2 ГГц при к. п. д.10 - 20%. Явления холодной эмиссии, которые позволили создать электровак у умные приборы в микроэлектронном исполнении с применением пленок. Обладая всеми преимуществами вакуумных приборов ( высокие входные с о противления, малые шум ы), они характеризуются очень высокой радиацио н ной стойкостью, весьма малыми размерами, высокими рабочими част отами. Явления живой природы, в частности на молекулярном уровне, позв о ляющие использовать принципы хранения и обработ ки информации в живых системах для создания сверхсложных систем обрабо тки информации, пр и ближающихся по своим ф ункциональны; возможностям к человеческому мозгу (искусственный интел лект), а также решать проблему эффективной связи "человек - машина". Эти явл ения открывают новое направление - би о эле ктронику. Развитие этого направления может привести к научно технич е ской революции в электронике, последствия к оторой трудно предвидеть. Функциональные микросхемы, в которых используется эффект нако п ления и переноса зарядов, что позволяет реализов ать плотность размещения элементов 3.104 элемент/см2. Такие приборы по сущес тву представляют с о бой МДП-структуры, они весьма технологичны (число технологических оп е раций в два раза меньше по сравнению с обычной МДП-технологией). П р и боры с переносом заряда (ППЗ), или прибор ы с зарядовой связью (ПЗС), м о гут стать осно вой построения логических схем, линий задержки, схем памяти и систем для получения изображений. Сравнительная простота технологии изготовлени я ПЗС по сравнению с системами на обычных МДП-транзисторах и почти десят икратное уменьшение площади схемы (~0,0016 мм2 на 1 бит информации) должны прив ести к существенному сн и жению стоимости систем на ПЗС. Использование полевых транзисторов с нитридом кремния в к ачестве диэлектрика затвора позволяет преодолевать один из основных н едостатков полупроводниковых ЗУ - потерю информации при отключении пит ания. Такие ЗУ дают возможность реализовать пло т ность размещения элементов до 108 элемент/см2 при времени записи 10-6 с. Другой тип управления электрическими неоднородностями в одноро д ном материале состоит в помещении зарядов в п отенциальные ямы в пр и электродной облас ти. И здесь выполнение заданных функций достигается топологией контакт ов. Очень перспективно объединение методов, сочета ю щих заряд в потенциальных ямах с захватом и хранением заряд а в поверхн о стном слое (электретный эффек т), что позволяет совместить длительное хр а нение больших объемов, информации и ее обработку. Интересные возможности для реализации быстродействующих ЗУ большого о бъема представляют переключатели на основе аморфных мат е риалов (не имеющие кристаллического строения), об ладающие симметри ч ной S -образной вольт-амперной характеристикой. Вр емя переключения пр и бора составляет 1,5.10-10 с . На основе элементов из халькогенидных стекол создано постоянное ЗУ на 256 бит с возможностью электрической перезап и си и высокой плотностью упаковки структуры, сравнимой с достигнуто й плотностью в биполярной и МДП-технологии. Емкость ЗУ может возрасти до 106 бит. Эти приборы обеспечивают хранение информации без расхода энергии и считывание без разрушения, обладают симметричностью вольт-амперных х арактеристик и высокой радиационной стойкостью. Наиболее перспективными из аморфных полупроводников (пленки толщиной не более 1 мкм) является S , Ge , As , Те, In , Sb , Se или их сплавы, а также диэлектрики на основе окислов этих полупроводников или окислов т у гоплавких металлов переходной группы, например Gr , Ti , Та, Mo , Nb . Аморфные материалы классифицируют следующим образом: материалы с резко изменяющимся, значением удельного сопротивл е ния (рис.2, а);. материалы с отрицательным дифференциальным сопротивлением до 106 Ом (рис .2, б); материалы с двумя управляемыми состояниями электропроводности (рис.2, в); сопротивления этих материалов могут различаться на семь поря д ков, а время переключения составляет 10-9 с; материалы с двумя устойчивыми состояниями переключения (рис.2, г); функциональные материалы, объединяющие свойства перечисленных матери алов (рис.2 д). Рис.2 Общий вид вольт-амперных характеристик различных амо рфных материалов. Анализ вольт-амперных характеристик аморфных материалов показ ы вает, что их проводимость в ряде случаев скачк ом изменяется на несколько порядков и сохраняется в таком состоянии нео граниченно долго. Эти свойс т ва аморфных м атериалов уже дали возможность построить пороговые пер е ключатели, ячейки памяти, перестраиваемые ключи памяти с двумя устойч и выми состояниями. Н а основе аморфных полупроводников развиваются пе р спективные приборы - туннельные пленочные эмиттеры (рис.3). По внешн е му виду эти приборы почти не отлича ются от конденсаторных структур типа "металл - диэлектрик - металл", однако принцип их работы иной. Пленка д и электрик а очень тонкая, способная пропускать токи до 0,01 А, верхний эле к трод также достаточно тонкий (не более 50 нм). Принци п работы пленочных эмиттеров следующий. Электроны из катода (толщиной по рядка 0,5 мкм) п о падают в диэлектрик и в зави симости от толщины аморфной пленки диэле к трика разгоняются в нем до больших скоростей либо рассеиваются со з нач и тельным потерями энергии. Толщину ди электрика выбирают минимальной, однако такой, чтобы сохранялась сплошн ая структура пленки и не было ча с тичных ми кропробоев диэлектрика. Рабочая толщина диэлектрика обычно не превыша ет 40 нм. Так называемые горячие электроны просачиваются через потенциал ьный барьер и мигрируют через наружный электрод в вакуум. Пленочная стру ктура металл - диэлектрик - металл выполняет фактически функцию холодног о катода, который в отличие от обычных катодов почти не шумит, обладает по вышенной радиационной стойкостью и очень малыми размерами при большом токе эмиссии с единицы поверхности. Отметим, что интервал рабочих температур аморфных переключателей и яче ек памяти составляет от - 180 до +180°С. Представ ляют большой интерес функциональные элементы с упра в ляемым отрицательным сопротивлением на основе аморфных ма териалов. Эти приборы можно подразделить на две категории: 1) приборы, упра вля е мые током и обладающие отрицательны м дифференциальным сопротивлен и ем (приб оры с S -образной характеристикой); 2) пр иборы, управляемые н а пряжением и обладаю щие эффектом памяти (приборы с N -образ ной характ е ристикой). Первый тип приборов реализуется на пленках окислов Та, Ti , Nb , второй - на пленках диэлектриков, сод ержащих окислы, сульфиды и флю о риды. Рисунок 3. Структура накаливаемого пленочного эмиттера: 1 – по д ложка; 2 – алюминий, золото или вольфрам; 3 – золото ; 4 – SiO 2 или Al 2 O 3; 5 – алюминий; 6 – грунтующий подслой из SiO 2. Когерентные свойства сигнала для создания ряда новых твердотельных фу нкциональных приборов: генераторов синусоидальных колебаний, усил и телей, умножителей, преобразователей частот ы, фазовращателей, трансфо р маторов, линий задержки, нейристорных линий, логических элементов, ячеек памяти и т.д. Сл едует особо выделить специфическое физическое явление, основанное на к вантовых когерентных свойствах носителей заряда - эффект Джозефсона. Су ть его состоит в том, что через достаточно тонкую (порядка 2 нм) диэлектрич ескую прослойку между сверхпроводящими слоями при низких температурах даже в отсутствие разности потенциалов может прот е кать своеобразный туннельный ток, легко управляемый сравн ительно слаб ы ми внешними сигналами. Знач ения параметров приборов, основанных на этом эффекте, существенно превы шают значения соответствующих параме т ро в приборов интегральной микроэлектроники. Исследования показали, что б ыстродействие отдельных приборов на эффекте Джозефсона достигает 20 - 30 п с, а мощность рассеяния равна 100 нВт, т.е. во много раз меньше, чем в обычных и нтегральных микросхемах. Основная трудность при изготовлении таких пр иборов - получение стабильного диэлектрика при толщинах порядка 2 нм. ЛИТЕРАТУРА 1. Быстров Ю.А., Литвак И.И. . Персианов Г.М. Элек тронные приборы для отображения информации. М.: Радио и связь. -2005. 2. Технол огия и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры /Под ре д.А.П. Достанко, Ш.М. Чабдарова. - М.: Радио и связь, 2000. 3. Достан ко А.П., Пикуль М.И., Хмыль А.А. Технология производства ЭВМ. - Мн.: Вышэйшая шко ла, 2004. 4. Технол огия поверхностного монтажа: Учеб. пособие / Кундас С.П., Достанко А.П., Ануфр иев Л.П. и др. – Мн.: "Армита - Маркетинг, Менеджмент", 2000. 5. Технол огия радиоэлектронных устройств и автоматизация производства: Учебник / А.П. Достанко, В.Л. Ланин, А.А. Хмыль, Л.П. Ануфриев; Под общ. ред.А.П. Достанко. – Мн.: Выш. шк., 2002
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Пап, а ты 400 метров за 50 секунд пробегаешь?
- Да.
- Это же результат мастера спорта. Кто тебя так бегать научил?
- Криминальный район, сынок. Криминальный район.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Основные этапы и направления развития элементной базы РЭС и устройств функциональной микроэлектроники", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru