Полупроводниковые приборы как элементы интегральных микросхем

Интегральную микросхему (ИС), содержащую десятки, сотни и даже тысячи полупроводниковых элементов, можно получить либо в пластине твердого тела, либо на ее поверхности. Первый вариант составляют полупроводниковые ИС, представляющие собой слои резисторов, транзисторов, диодов и конденсаторов, выполняющие заданные функции.

Во втором случае все элементы (кроме активных) наносят на диэлектрическую пластину (подложку) в виде поликристаллических или аморфных слоев. Полученную ИС помещают в корпус с внешними выводами, а активные элементы (диоды, транзисторы) навешивают на пленочную схему, в результате чего получают гибридную (пленочно-дискретную) схему. Особенностью гибридной ИС является высокие номиналы резисторов и конденсаторов, их повышенная точность и функциональная сложность, недостижимые в полупроводниковой ИС. Однако наиболее распространены на практике и перспективны полупроводниковые ИС из-за их малых размеров и незначительной стоимости.

Отметим, что до сих пор не удалось использовать в твердом теле какие-либо физические явления, эквивалентные электромагнитной индукции. Поэтому при разработке ИС стараются реализовать необходимую функцию без использования индуктивностей или применяют навесные индуктивные элементы.

Различают два класса полупроводниковых ИС: биполярные и МДП. Основной элемент первого класса ИС – n-p-n транзистор, а второго – МДП-транзистор. Все остальные элементы ИС изготовляются на базе основного.

Функциональная сложность ИС характеризуется степенью интеграции K=lgN, где N – число элементов ИС. Различают простые ИС (K <1, N <10), средние ИС (1< K <2), большие ИС (2< K <3) и сверхбольшие (СБИС) (K >3, N >1000).

Наряду с достоинствами ИС (низкая стоимость, малые размеры и т.д.) существуют и недостатки: диапазон номиналов значений параметров элементов ограничен, сложно сделать элементы с малыми допусками на некоторые электрические параметры, хуже частотные характеристики ИС из-за паразитных связей.