Радио и телевидение?.. Это очень просто!
Шрифт:
Вот, мой дорогой Незнайкин, как изготовляют печатные платы, которые освобождают нас от наибольшей части монтажных работ.
Устройство интегральных схем
После появления полупроводниковых приборов методы, разработанные для производства печатных плат, облегчили конструирование и изготовление интегральных схем. Но еще раньше, я надеюсь, что ты не забыл моих объяснений по этому вопросу, эти методы позволили наладить производство транзисторов по планарной
Что называют интегральной схемой? Это кусочек полупроводника, в котором создаются схемы, содержащие несколько активных и пассивных компонентов. То, что в полупроводнике создают такие компоненты, как транзисторы и диоды, тебя, конечно, не удивляет. Но то, что интегральная схема содержит также сопротивления, емкости, небольшие индуктивности и различные соединяющие их проводники, наверняка покажется тебе маловероятным. И тем не менее это так.
Но самое поразительное во всем этом — так называемая плотность компонентов, которая характеризует количество компонентов, содержащихся в интегральной схеме. Именно благодаря ей микроминиатюризация достигла поразительного прогресса. Знай, что в наши дни удалось получить интегральную схему величиной с булавочную головку и содержащую сотню транзисторов!!! Такие интегральные схемы используют в электронных вычислительных машинах.
Создание пассивных компонентов
Посмотрим, как изготовляют эти крохотные схемы. Как полупроводник превращают в транзисторы и диоды, ты уже знаешь. Но как создаются пассивные компоненты?
Для создания резисторов в массу полупроводника методом сплавления или диффузии вводят соответствующим образом дозированное количество примесей, благодаря чему участки определенной длины и сечения приобретают необходимое удельное электрическое сопротивление. Резисторы можно также сформировать, покрывая полупроводник тонким изолирующим слоем кварца и нанося поверх него резистивное вещество; для получения необходимой длины линии этого вещества ему часто придают самую причудливую форму.
Для создания конденсаторов полупроводник покрывают тонким слоем диэлектрика и поверх него наносят слой металла, образующего вторую обкладку. Небольшие емкости можно получить с помощью простых диодов, напряжения на которые подают в противоположном их проводимости направлении. При этом переход выполняет роль диэлектрика, разделяющего две обкладки конденсатора.
Труднее всего получить в интегральной схеме индуктивности. Однако удается сделать очень маленькие индуктивности, работающие на сверхвысоких частотах (СВЧ). Для этой цели на изолирующий слой кварца наносят металл в форме плоской спирали.
Изготовление БИС
Конечно, не во всех интегральных схемах микроминиатюризация достигла уровня, о котором я только что говорил. Имеются средние интегральные схемы. В них плотность размещения компонентов значительно ниже, чем в больших интегральных схемах (БИС). Последние могут содержать несколько тысяч компонентов.
Как удастся выполнять такие операции, как нанесение на заданные участки изолирующих или проводящих слоев, ввод методом вплавления или диффузии в некоторые участки полупроводника строго дозированных примесей? Как можно справиться с такой задачей, особенно при производстве БИС?
И в этом случае
Как ты мог убедиться, здесь прибегают к помощи тех самых фотографических процессов, которые используют в производстве печатных плат. Светочувствительный слой защищает те участки полупроводника, которые под воздействием света через негатив становятся нерастворимыми.
Самое удивительное то, что длина волны обычного света оказывается слишком большой для производства некоторых микроэлектронных схем. Самая короткая волна видимого света — у фиолетового цвета; она равна 380 нм (миллиардных долей метра). Это слишком много для изготовления некоторых БИС. В этом случае приходится брать на вооружение ультрафиолетовые лучи, волна которых значительно короче волны фиолетового света.
Наиболее сложно в процессе изготовления интегральных схем установить выводы для подключения их к другим устройствам. Для этого все точки интегральных схем, которые должны иметь внешние выводы, соединяют тонкими золотыми или алюминиевыми проволочками с контактами на корпусе, в который помещают всю интегральную схему. Эта операция очень тонкая, поэтому выполняют ее под микроскопом.
Причины микроминиатюризации
Дорогой Незнайкин, ты, должно быть, спрашиваешь себя, какие серьезные причины заставили исследователей придумать эти сложные процессы микроминиатюризации. Действительно ли требуется выиграть место, до такой степени снижая объем интегральных схем? Даже в карманном приемнике это не кажется столь необходимым.
Развитие микроэлектроники определяется прежде всего прогрессом электронной вычислительной техники. ЭВМ содержат тысячи компонентов. Исследователи стремятся всемерно уменьшить размеры компонентов не только для того, чтобы выиграть место, но и для того, чтобы машины могли работать быстрее. Ведь некоторые операции в машинах производятся за доли наносекунды. А какой длины путь проходит электрический ток за одну наносекунду, даже если он движется со скоростью света? Он проходит за это время только 30 см. Это должно показать тебе, что, если хотят обеспечить максимальное быстродействие ЭВМ, необходимо до минимума сократить расстояния между компонентами.
Однако не будем слишком углубляться в вычислительную технику. Тебе, Незнайкин, предстоит еще немало изучить в области звукозаписывающей и телевизионной техники.
Беседа четырнадцатая
ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
В чем заключаются принципы частотной модуляции? Почему передачи с частотной модуляцией должны производиться на метровых волнах? Какими преимуществами обладает частотная модуляция по сравнению с классической амплитудной модуляцией? Как осуществляется частотная модуляция в передатчиках? Все эти вопросы обсуждаются в этой беседе.