Ic Số (ic Digital) Và Ic Tương Tự (ic Analog). By OpenStax (Page 3/3)

Ưu điểm của mạch lai là:

• Có thể tạo nhiều IC (Digital hay Analog)
• Có khả năng tạo ra các phần tử thụ động có các giá trị khác nhau với sai số nhỏ.
• Có khả năng đặt trên một đế, các phần tử màng mỏng, các transistor, diode và ngay cả các loại IC bán dẫn.

Thực ra khi chế tạo, người ta có thể dùng qui trình phối hợp. Các thành phần tác động được chế tạo theo các thành phần kỹ thuật planar, còn các thành phần thụ động thì theo kỹ thuật màng. Nhưng vì quá trình chế tạo các thành phần tác động và thụ động được thực hiện không đồng thời nên các đặc tính và thông số của các thành phần thụ động không phụ thuộc vào các đặc tính và thông số của các thành phần tác động mà chỉ phụ thuộc vào việc lựa chọn vật liệu, bề dầy và hình dáng. Ngoài ra, vì các transistor của IC loại này nằm trong đế, nên kích thước IC được thu nhỏ nhiều so với IC chứa transistor rời.

IC chế tạo bằng qui trình phối hợp của nhiều ưu điểm. Với kỹ thuật màng, trên một diện tích nhỏ có thể tạo ra một điện trở có giá trị lớn, hệ số nhiệt nhỏ. Điều khiển tốc độ ngưng động của màng, có thể tạo ra một màng điện trở với độ chính xác rất cao.

Sơ lược về qui trình chế tạo một ic đơn tinh thể.

Các giai đoạn chế tạo một IC đơn tinh thể có thành phần tác động là BJT, được đơn giản hóa gồm các bước sau:

0.15mm25 – 75mmn - SiNền P-Si0.025mm0.15mmn - SiNền P-Si0.5mSiO2Hình 1Bước 1:

a. Từ một nền P-Si (hoặc n-Si) đơn tinh thể

b. Tạo một lớp epitaxy mỏng loại N-Si

c. Phủ một lớp cách điện SiO2

Bước 2:

Dùng phương pháp quang khắc để khử lớp SiO2 ở một số chỗ nhất định, tạo ra các cửa sổ ở bề mặt tinh thể. Từ các cửa sổ, có thể khuếch tán tạp chất vào.

Đầu tiên, vẽ sơ đồ những nơi cần mở cửa sổ, chụp hình sơ đồ rồi lấy phim âm bản, thu nhỏ lại. Những nơi cần mở của sổ là vùng tối trên phim

P-SifilmuvChất cảm quangSiO2n-SiP-SiChất cảm quangSiO2n-SiHòa tanRắn lạiP-SiSiO2n-SiHòa tanThânPnnSiO2Khuếch tán pĐảoNềnPnnSiO2Khuếch tán BaseppNềnPnnSiO2Khuếch tán EmitterppnnHình 2a. Bôi một lớp cản quang trên bề mặt. Đặt phim ở trên rọi tia cực tím vào những nơi cần mở cửa sổ được lớp đen trên phim bảo vệ. Nhúng tinh thể vào dung dịch tricloetylen. Chỉ những nơi cần mở cửa sổ lớp cản quang mới bị hòa tan, các nơi khác rắn lại.

b.Lại đem tinh thể nhúng vào dung dịch fluorhydric. Chỉ những nơi cần mở cửa sổ lớp SiO2 bị hòa tan, những nơi khác nhờ lớp cản quang che chở.

c. Đem tẩy lớp cản quang

d. Khuếch tán chất bán dẫn P sâu đến thân, tạo ra các đảo N.

e. Lại mở cửa sổ, khuếch tán chất bán dẫn P vào các đảo N (khuếch tán Base)

f. Lại mở cửa sổ, khuếch tán chất bán dẫn N vào (khuếch tán Emitter)

g. Phủ kim loại. Thực hiện các chỗ nối

Thí dụ:

Một mạch điện đơn giản như sau, được chế tạo dưới dạng IC đơn tinh thể.

Hình 3

Thân pnpnpn+npn+n+n+n+Điện trở2Diode1Transistor5 4Diode nối3Kim loại AlSiO2CollectorBaseEmitterTiếp xúc kim loạiHình 4

Ic số (ic digital) và ic tương tự (ic analog).

Dựa trên chức năng xử lý tín hiệu, người ta chia IC là hai loại: IC Digital và IC Analog (còn gọi là IC tuyến tính)

Ic digital:

Là loại IC xử lý tín hiệu số. Tín hiệu số (Digital signal) là tín hiệu có trị giá nhị phân (0 và 1). Hai mức điện thế tương ứng với hai trị giá (hai logic) đó là:

- Mức High (cao): 5V đối với IC CMOS và 3,6V đối với IC TTL

- Mức Low (thấp): 0V đối với IC CMOS và 0,3V đối với IC TTL

Thông thường logic 1 tương ứng với mức H, logic 0 tương ứng với mức L

Logic 1 và logic 0 để chỉ hai trạng thái đối nghịch nhau: Đóng và mở, đúng và sai, cao và thấp…

Chủng loại IC digital không nhiều. Chúng chỉ gồm một số các loại mạch logic căn bản, gọi là cổng logic.

Về công nghệ chế tạo, IC digital gồm các loại:

- RTL: Resistor – Transistor logic

- DTL: Diode – Transistor logic

- TTL: Transistor – Transistor logic

- MOS: metal – oxide Semiconductor

- CMOS: Complementary MOS

Ic analog:

Là loại IC xử lý tín hiệu Analog, đó là loại tín hiệu biến đổi liên tục so với IC Digital, loại IC Analog phát triển chậm hơn. Một lý do là vì IC Analog phần lớn đều là mạch chuyện dụng (special use), trừ một vài trường hợp đặc biệt như OP-AMP (IC khuếch đại thuật toán), khuếch đại Video và những mạch phổ dụng (universal use). Do đó để thoả mãn nhu cầu sử dụng, người ta phải thiết kế, chế tạo rất nhiều loại khác nhau.

Tài liệu tham khảo

**********

1. Fleeman - Electronic Devices, Discrete and Intergrated - Printice - Hall International-1998.
2. Boylestad and Nashelky - Electronic Devices and Circuit Theory - Printice - Hall International 1998.
3. J.Millman - Micro electronics, Digital and Analog, Circuits and Systems - Mc.Graw.Hill Book Company - 1979.
4. Nguyễn Hữu Phương - Điện tử trung cấp - Sở Giáo Dục&Đào Tạo TP HCM-1992