Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1984/D19841008Elc048.shtml

Аналоговые схемы

УДК 621.3.049.774.2.002

Генри Девис (Henry A. Davis)
Редакция ElectronicsWeek

Соображения, связанные с корпусами и характеристиками схем, стимулируют возникновение новых подходов к проектированию.

Продолжается интеграция в единые устройства таких узлов, как схемы автоматической установки нуля, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, а также работающие вместе с ними схемы выборки и хранения. Автоматическая установка нуля и калибровка упрощаются в К/МОП аналого-цифровых преобразователях использованием схем на переключаемых конденсаторах.

Фирма EG&G (Саннивейл, шт.Калифорния) использует n-МОП-технологию при построении 10-разрядного аналого-цифрового преобразователя R5640 с фильтром на коммутируемых конденсаторах, в котором приняты меры против наложения спектров, и генератором накачки заряда для получения отрицательного смещения, необходимого для преобразования сигналов напряжением ±5 В при работе от единственного источника питания. В этом n-МОП-процессе применен двухуровневый поликремний, что позволяет создать прецизионные конденсаторы, согласованные в типовом случае с точностью в пределах 0,1%.

Фирма National Semiconductor Corp. (Саннивейл) собирается анонсировать в 1984г. 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь, содержащий на кристалле также схему выборки и хранения. Преобразователь представляет собой К/МОП-прибор, работает от одного 5-В источника питания и будет выпускаться в виде двух моделей — для работы с 12- и 8-разрядной шинами. Преобразователь ADC910 фирмы Precision Monolithics Inc. (Санта-Клара, шт.Калифорния) также рассчитан на работу с двумя шинами, но время преобразования, равное 6 мкс, достигнуто биполярной технологией. Наличие входов для подключения внешних опорных источников позволяет выбирать желаемые опорное напряжение и тактовую частоту. Для своего процессора цифровых сигналов TMS320 фирма Texas Instruments. Inc. (Даллас) выпустила пару преобразователей: аналого-цифровой и цифро-аналоговый. Обе n-МОП интегральные схемы содержат фильтры, а их монотонность, разрешающая способность и дифференциальная нелинейность соответствуют 16 разрядам преобразования. В цифро-аналоговом преобразователе фирма TI использовала корректирующий фильтр с характеристикой типа sin(x/x) и сглаживающий фильтр низких частот. В аналого-цифровом преобразователе использован тот же фильтр низших частот для предотвращения наложения спектров.

Геометрические размеры в топологии биполярных приборов уменьшаются в соответствии с общей тенденцией так же, как в МОП-технологии. Фирма TRW Inc. (Кливленд) переходит от 2-мкм размеров в биполярной технологии с тройной диффузией и одним слоем металлизации к двухслойной металлизации и размерам 1 мкм. Отделение полупроводниковых приборов фирмы Motorola Inc. (Финикс, шт.Аризона) переводит свои ЭСЛ-изделия с 5-мкм нормами на технологию MOSAIC, обеспечивающую размер элементов 1 мкм. Фирма Tektronix Inc. (Бивертон, шт.Орегон) использует арсенид галлия и получает пока 5-разрядные изделия, не прекращая попыток достичь 8-разрядного преобразования

Большое количество выводов цифровых компонентов заставляет работать над более экономичными в смысле занимаемой площади безвыводными носителями кристаллов и корпусами с матричным расположением выводов. При этом многие фирмы вкладывают больше средств в разработку корпусов для дискретных элементов и перевод старых изделий в новые корпуса, чем в фундаментальную разработку новых устройств. Диоды в носителях кристаллов фирмы Motorola, корпуса с однорядным расположением выводов для размещения мощных приборов фирмы Panasonic Industrial Co. (Секокес, шт.Нью-Джерси) и другие дискретные элементы в носителях кристаллов позволяют достичь более плотной упаковки и, во многих случаях, автоматической установки на плату.

Корпус продолжает оставаться сдерживающим фактором в области мощных приборов. Новые корпуса фирмы Motorola позволяют увеличить мощность, рассеиваемую приборами с повышенным рабочим током. С выпуском 450-В триака фирма стала первым поставщиком триа-ков, удовлетворяющих европейскому стандарту надежности, VDE. Фирма Siemens AG (Мюнхен) почти в два раза увеличила рабочий ток тиристоров, дополнив свою серию моделью BStU68H.

Повышенные значения токов и напряжений достигаются применением больших кремниевых пластин и керамических корпусов диаметром 150 мм. Такой корпус, называемый из-за толщины и круглой формы «хоккейной шайбой», используется многими изготовителями. Так, фирма Siemens поместила КУВ с фазовым управлением, модель 240, в круглый 36-мм корпус. Прибор коммутирует ток со средним значением 255 А и пиковым 4500 А. Наивысшее значение коммутируемого тока достигнуто в модели, рассчитанной на среднее значение 350 А и пиковое 7500 А при напряжении 600 В. Фирма Power Semiconductor предлагает в круглом корпусе-шайбе диаметром 122 мм модель J3000. Эффективное значение коммутируемого тока достигает впечатляющего значения 3345 А, а при водяном охлаждении можно работать при еще больших постоянных токах.

Фирма Westinghouse Electric Corp. (Питтсбург) лредлагает мощный быстродействующий КУВ в 100-мм шайбе (модель TA2F). Время включения этого прибора составляет всего 40 мкс, а допустимый средний ток— 1400 А при максимальном напряжении 1800 В. Хотя такой корпуе очень эффективно рассеивает тепло, он занимает много места и его трудно монтировать. Модель BStU68H фирмы Siemens, например, требует для создания контакта усилия 6795 кг. Приборы с монтажным винтом легче устанавливать в системы, но параметры, характеризующие рассеиваемую мощность, у них хуже. Так, изделия серии T700 фирмы Westinghouse работают при эффективном значении тока 550 А и коммутируемом напряжении 2200 В.

Мощные полевые МОП-приборы постепенно догоняют биполярные по доле на рынке, однако сопротивление включенного МОП-транзистора вызывает большие, чем у биполярного, потери мощности. Преимуществом полевых транзисторов являются простота включения благодаря высокому входному сопротивлению, меньшее время срабатывания благодаря отсутствию заряда неосновных носителей, существующих в биполярных приборах, и отсутствие вторичного пробоя, так что предельные параметры определяются только допустимой мощностью рассеивания.

В производстве серии SMART мощных приборов фирма Motorola использует T/MOS- и К/МОП-технологию. В одном из изделий, модели 2005, К/МОП-схемы контролируют температуру и напряжение мощного T/MOS-прибора. T/MOS-транзистор имеет квадратную активную область в отличие от треугольных в случае приборов HEXFET и TEXET фирмы International Rectifier Corp. (Эль-Сегандо, шт.Калифорния), а ток стока течет в вертикальном направлении. Эти T/MOS-приборы способны коммутировать постоянный ток величиной до 15 А, представляют собой вертикальные МОП-структуры и созданы для замены биполярных транзисторов в известных мощных схемах управления.

Начинают появляться импульсные стабилизаторы на диапазон мощностей от 10 до 150 Вт, Полевые МОП-транзисторы с малым сопротивлением во включенном состоянии фирмы Siemens имеют канал субмикрометровой длины, из-за чего сопротивление канала не превышает 0,2 Ом. Фирма RCA выпустила серию полевых МОП-транзисторов, управляемых логическими уровнями на затворе напряжением 5 В. Токи приборов серии простираются от 1 А при 200 В до 12 А при 100 В.

Появился новый тип мощных приборов, лишенных недостатка полевых МОП-транзисторов — относительно высокого сопротивления во включенном состоянии, и недостатка биполярных транзисторов — большого тока базы. В этих новых приборах фирм General Electric, RCA и Motorola используется процесс, подобный процессу изготовления полевых МОП-транзисторов, но с добавлением эпитаксиального n-слоя, выращиваемого на р-подложке для существенного снижения сопротивления. Сопротивление падает в результате того, что избыточные дырки и электроны модулируют проводимость эпитаксиальной области [No. 26, pp. 67, 68].

Родительская статья:

Полупроводниковая технология задает темпы развития компонентов

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 57, No.20 (701), 1984г - пер. с англ. М.: Мир, 1984, стр.74

ElectronicsWeek Vol.57 No.25 October 01, 1984 A McGraw-Hill Publication

ElectronicsWeek Vol.57 No.26 October 08, 1984 A McGraw-Hill Publication

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Компоненты





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:55 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1984/D19841008Elc048.shtml