Воронежский институт





НазваниеВоронежский институт
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Текст А: Allgemeine Prinzipien von integrierten Schaltungen





  1. Die Elektronik hat in einem bestimmten Anwendungsfall eine exakt zu difinierende Aufgabe (Systemfunktion genannt) zu erfüllen, z.B. die Funktionen einer Uhr, eines Weckers, eines Taschenrechners, eines Reglers, eines Bildschirmgerätes. Dabei ergeben sich Systemfunktionen mit analogen und mit digitalen Signalen an den Schnittstellen zur Elektronik. Intern löst man in der ME alle komplexeren Funktionen digital.

  2. Bei der IS-Herstellung entsteht ein Komplex aller Schaltelemente der IS. Aktive Techniken - das sind die monolithischen Halbleitertechniken - erzeugen komplette aktive Schaltungen. Hybride Techniken - das sind die Dünnschichttechniken - erzeugen komplett nur passive Schaltungen (RC-Netzwerke, Verbindungsschemata). Sie benötigen die Komplettierung mit speziellen aktiven Elementen (Transistoren) oder mit (gehäuselosen) Integrierten Schaltungen (IS). IS-Herstellung von Halbleiter-blocktechniken kommt dabei die größte Bedeutung zu; sie stehen daher

im folgenden im Mittelpunkt des Interesses. Sehr viele IS-Schaltungsstruktu­ren werden auf einer einige Zentimeter großen Halbleiterscheibe (Slice) in einem Mosaikraster nebeneinander hergestellt. Diese werden dann vereinzelt und als IS-Scheibchen (Chips) im IS-Gehäuse montiert und kontaktiert, (wenn sie funktionsfähig sind, Ausbeute 3 - 80%).

  1. Zum letztgenannten Punkt gehört, daß bei der IS-Herstellung berücksichtigt werden muß, wie flexibel diese Schaltung in Geräten eingesetzt werden kann. Die Erfüllung dieser Bedingungen erfordert einen hohen Schaltungsaufwand, der wiederum in allen Teilschaltungen eines SSI-Schaltkreises zu erbringen ist. Das betrifft

- den Eingangsteil der Schaltungen, der die Eingangssignale unter Bewältigung der Störsicherheits- und Flexibilitätsforderungen verknüpfen muß,

- den Ausgangsteil, der die Ausgangssignale mit der notwendigen Leistungsfähigkeit (Treibleistung) und Störsicherheit unter den Flexibilitätsanforderungen bereitstellen muß. Es ist wohl sofort verständlich, daß obige Forderungen zu Schaltungen mit hoher Anzahl von Schaltelementen, relativ hohen Betriebsspannungen, vergleichsweise großen Strömen (und damit großem Energiebedarf) führen. Damit verbunden ist ein recht hoher Flächenbedarf für die Schaltungen auf dem Halbleiterchip.
Задания к тексту:

  1. Укажите слова с противоположным значением:

gleichartig teilweise

gesamt entlasten

eingehen entkoppeln

koppeln unvollständig

flexibel verschieden(artig)

belasten fest

vollständig viel, vielfach

vereinzelt ausgehen


  1. Укажите слова, сочетающиеся друг с другом:

Halbleiter -platte

Leiter -oberfläche

Kristall -raster

Mosaik -wert

Flächen -chip

Teil -technik

Güte -schaltung

-bedarf

  1. Переведите:

nebeneinander, miteinander, aufeinander, auseinander, hintereinander, ineinander, zwischeneinander.


  1. Назовите глаголы, от которых образованы данные существительные, определите род существительного:

Wecker, Regler, Eingang, Ausgang, Einsatz, Entwurf, Verband, Aufwand, Belastung, Bedingung, Bedeutung, Schaltung, Bewältigung, Erhö­hung, Handhabung.


  1. Замените данные словосочетания сложными словами:
    Образец: die Geschwindigkeit der Arbeit → die Arbeitsgeschwindigkeit

Das Problem der Anwendung, die Zeit der Verzögerung, die Kosten der Realisierung, der Aufwand an Entwicklung, der Aufwand an Fertigung, die Struktur der Schaltung, die Frequenz der Arbeit.


  1. Образуйте от глаголов существительные с суффиксом -ung.

Образец: die Arbeitsgeschwindigkeit erhöhen → die Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit

die Störsicherheitsanforderungen berücksichtigen, den Vorgang beeinflussen, die Schaltungen entkoppeln, die Signale bereitstellen, die Angaben ermitteln, das Problem berücksichtigen, die Ergebnisse beurteilen, die Werte überschreiten, den Mechanismus handhaben.


  1. Образуйте от данных слов с помощью приставки un- слова с противоположным значением. Переведите их:

Günstig, wirtschaftlich, zulässig, vollständig, bestimmt, geregelt, harmonisch, elektrisch, moduliert.


  1. Дополните предложения инфинитивной группой:

Es ist notwendig, ...: obige Forderungen berücksichtigen

maximale Komplexität ermitteln

große IS-Gehäuse handhaben

dieses Problem betreffen

Ausgangssignale bereitstellen

Flexibilitätsanforderungen berücksichtigen

große Halbleiterscheiben vereinzeln

Eingangssignale verknüpfen

IS-Entwurfsforderungen beurteilen


  1. Ответьте на вопросы к тексту:

  1. Was sind aktive Techniken? 2. Was sind hybride Techniken? 3. Wo werden gleichzeitig sehr viele ähnliche IS-Schaltungsstrukturen hergestellt? 4. Wieviel Hauptzyklen hat der gesamte IS-Herstellungsprozeß? 5. Wie groß ist der Flächenbedarf für den Ausgangsteil der IS auf dem Halbleiterchip?



Текст В: Bipolartransistoren


  1. Im Hybrid-IS können (gehäuselose) diskrete, in aktiven Bipolar-IS integrierte Transistoren Anwendung finden. Erstere sind in einer n-leitenden Schicht auf dem n+-Transistorchip realisiert, mit der Wärmeableitung und dem Kollektoranschluß darunter. Für die Basis wird eine p-Dotierungsgrube, für den Emitter darin wiederum eine n+-Dotierungsgrube angelegt. Der aktive Transistorbereich befindet sich unmittelbar unter dem Emitter und wird senkrecht von Strom durchflossen. Neben dieser npn-Vertikaltransistorstruktur sind parasitäre Berei­che unvermeidlich:

- Kontakt- (Al-Si-) und Bahnwiderstände,

  • Vertikaldioden,

  • Lateraldioden,

-Kapazitäten über allen Widerständen und Dioden (Sperrschicht-und Diffusionskapazitäten).

2. Letztere sind selbstverständlich und wurden daher in den Ersatzschaltungen nicht explizit angegeben. Von den Widerständen ist insbesondere der Basisbahnwiderstand (in der sehr dünnen Basisschicht) zu beachten. Außerdem ist es nicht ganz exakt, wenn man die Bedingungen an flächig angelegten realen Transistoren in eine Ersatzschaltung mit konzentrierten Schaltelementen als Modell überträgt.

3. Etwas komplizierter wird eine solche Darstellung für den integrierten Transistor, denn er ist wie die weiteren Schaltelemente nur ein Element unter vielen auf dem Halbleiterchip. Mit den anderen Elementen hat er eine elektrische und eine thermische Kopplung. Der integrierte npn-Standardtransistor der Bipolartechnik besitzt eine komplizierte Struktur. Im Unterschied zu diesem muß aber der Transistor auf dem Chip von seiner Umgebung isoliert werden, und der Kollektoranschluß muß zur Al-Leitbahnkontaktierung an die Oberfläche herausgeführt werden. Die Isolierung wird hier dadurch erreicht, daß das Chipvolumen p-leitend und um den Transistor eine p+ -Dotierung angelegt wird, er also vollständig von einem p-Gebiet eingegrenzt wird.

Задания к тексту:

  1. Образуйте от следующих глаголов существительные и переведите их:

unterscheiden, verhalten, betreiben, beachten, vermeiden, koppeln, umgeben, übersteuern, dotieren, anschließen, ändern.


  1. Переведите данные группы слов:

der aktive Transistorbereich, parasitäre Bereiche, flächig angelegte reale Transistoren, elektrische und thermische Kopplung, komplizierte Struktur, senkrecht durchfließen, ähnliche Eigenschaften, äußere Bedingungen, wesentliche Erhöhung, gemeinsam mit dem Emitter, unvermeidliche parasitäre Schaltungselemente, unmittelbar unter dem Emitter.


  1. Укажите близкие по значению слова:

beachten genau

exakt schwierig

kompliziert verbinden

koppeln vertikal

senkrecht berücksichtigen

verlangen horizontal

benutzen fordern

wesentlich anwenden

üblich wichtig

lateral gewöhnlich


  1. Образуйте конструкцию с Partizip II:

Образец: die Grenzwerte bestimmen → die bestimmten Grenzwerte

eine Spannung anlegen, die n+ -Schicht verdecken, die Verhältnisse ändern, die Komponenten integrieren, eine Erhöhung erreichen, den Kollektor kontaktieren, diese Isolationsart nutzen, die Wärme ableiten, den Kollektoranschluß herausführen, den Transistor isolieren, eine bestimmte wissenschaftliche Methode benutzen (anwenden).
5. Найдите продолжение фразы:

1. In Hybrid-IS können diskrete Transistoren...

2. Der aktive Transistorbereich befindet sich unmittelbar ...

3. Von den Widerständen ist insbesondere der Basisbahnwiderstand...

4. Der integrierte npn-Standardtransistor der Bipolartechnik besitzt eine .... 5. Er wird in einer n-Epitaxieschicht....

6. Um den Transistor wird eine p+ -Dotierung....

(unter dem Emitter, zu beachten, komplizierte Struktur, hergestellt, Anwendung finden, angelegt).


  1. Определите род сложного существительного. Назовите его составные части и переведите:

Ersatzschaltung, Transistorbereich, Dotierungsgrube, Basisbahnwiderstand, Epitaxieschicht, Zeitbahnkontaktierung, Diffusionskapazität, Kolllektorausschluß.
7. Ответьте на вопросы к тексту:

1. Welche Transistoren können in Hybrid-IS Anwendung finden? 2. Welche Dotierungsgrube wird für die Basis und für den Emitter eines np-Transistors angelegt? 3.Wo befindet sich der aktive Transistorbereich? 4. Welche Kopplungen besitzt der integrierte Transistor mit den anderen Elementen? 5. Muß der IS-Transistor von seiner Umgebung auf dem Chip isoliert werden? 6. Wodurch wird diese Isolierung erreicht?
Вариант – 5

Betrieb der Bipolartransistoren

1. Die pn-Grenzschicht zwischen Kollektorbereich und Substrat eines planaren Transistors wird mit Sperrspannungen (Kollektor positiv gegen Substrat Ucbs > 0) betrieben: Sperrschichtisolation (in einem sog. iso­lierten Kollektorgebiet). Andere Arten der Isolation sind vorhanden und werden genutzt. Da der Kollektor hier nicht unter Emitter und Basis kontaktiert werden kann, muß ein niederohmiger Strompfad zur Oberfläche des Kristalls angelegt werden. Dazu dient die sog. vergrabene (burried) n +-Schicht zwischen Epitaxie und Substrat und eine n+-Kollektoranschlußdotierung (gemeinsam mit Emitter). Somit verläuft der Strompfad vom Emitter durch die Basis in dem Kollektorepitaxiebereich und dann zur vergrabenen n+-Schicht. Dieser Teilpfad ist vertikal angelegt. Dann verläuft er in der Schicht lateral und wiederum vertikal zum C-Anschluß. Die Verhältnisse am npn-Transistor haben sich anscheinend nicht geändert. Aber man erkennt sofort, zu dem npn-Vertikaltransistor (entspre­chend dem diskreten Transistor) kommt hinzu:

- ein pnp-Transistor zum Substrat (ebenfalls vertikal) und

-ein npn-Lateraltransistor parallel zum vertikalen. Letzterer hat kaum Bedeutung (da er parallel liegt und in seinen Parametern wesentlich schlechter ist).

  1. Der mit Sperrschichtisolation verbundene Substrattransistor kann weitgehend unberücksichtigt bleiben, wenn er gesperrt betrieben wird (UCBS >0). Arbeitet aber der npn-Transistor mit leitender ВС-Diode, d.h. im Invers- oder Übersteuerungszustand, so werden diese Inversströme I1 auch im gesperrten Substrattransistor wirksam mit ASN ·I1. Bei der Digital-IS wird der Übersteuerungs- und Inverszustand angewendet. Dafür muß der Stromübersetzungsfaktor ASN (Stromverstärkung im pnp-Transistor bei Normalbetrieb in Basisschaltung) so gering als möglich gemacht werden: Golddotierung zur Verringerung der Lebensdauer/Weglängen der Minoritätsladungsträger, konstruktive Maßnahmen.

  2. Die Grenzwerte von Bipolartransistoren werden derzeit von Faktoren wie Versorgungs- und Signalpegel nach Zusammenschaltungsnormen (Schaltkreisreihen) bestimmt, d.h. von äußeren Einsatzbedingungen, und von der Beherrschung der technologischen Möglichkeiten, nicht aber von physikalischen Grenzen. So sind in SBC-Techniken mit derzeit üblichen minimalen Strukturen bei 5 μm und Epitaxieschichten bei 8 μm sowie Basisweiten bei 0,3 μm die minimalen Standardtransistoren etwa mit einem Flächenbedarf von 100 x 60 μm2 verbunden. Damit können etwa bis 100 Komponenten pro 1 mm2 integriert werden. Andere Technologien erlauben eine Steigerung der Komplexität um den Faktor 2. Eine prinzipielle Komplexitätssteigerung verlangt eine ähnliche Verkleinerung aller Abmessungen (Skalierung). Bei IE-Schaltungen (LSI-Schaltungen) werden derzeit Erhöhungen um den Faktor von 10-100 erreicht.


Задания к тексту:


  1. В каких предложениях указано, как протекает ток между эмитте­ром (Э) и коллектором (К) транзистора ИС?

  2. Укажите предложение, в котором говорится о величине коэффициента передачи тока.

  3. Найдите в тексте предложение, где говорится о том, как осуществляется изоляция транзистора в ИС.

  4. В каком предложении речь идет о минимальных размерах стандартных транзисторов ИС?

  5. Найдите предложение, в котором сказано, для чего служит так называемый скрытый n+ -слой.

  6. Укажите, чем определяются предельные значения параметров биполярных транзисторов ИС.

  7. Задайте 5-6 вопросов к тексту.


Текст В: Unipolartransistoren


  1. Bipolartransistoren sind Strukturen, die längs des Strompfades n- und p-Bereiche aufweisen. Im Basisgebiet sind die bestimmenden Ladungsträger Minoritätsladungsträger. Das ist mit Speichereffekten (insbesondere im Übersteuerungszustand) verbunden. Die wesentlichen

Steuereffekte sind Stromsteuereffekte.

  1. Unipolar- oder Feldeffekttransistoren (FET) arbeiten mit Spannungssteuereffekten (Feldeffekte) und unipolaren Strompfaden, d.h. Majoritätsträgern. Vergleichbare Speichereffekte treten daher nicht auf.

  2. Die Steuereffekte erfolgen beim IG-FET (Feldeffekttransistor mit der isolierten Steuerelektrode) durch Influenzierung/Steuerung eines Kanals zwischen Source (Quelle) und Drain (Senke) von der isolierten Steuerelektrode oder Gate (Tor) aus. Beim anderen Grundtyp ist das die Einschnürung eines Kanals durch die Ausdehnung von Raumladungszonen. Das sind Raumladungszonen von gesperrt betriebenen pn-Übergängen (Sperrschicht-FET; JFET) bzw. Metall-Halbleiter-Übergänge (SCHOTTKY-MS-Aufbau, MS-FET, oft auch mit MES-FET bezeichnet). JFET und MS-FET sind in Bipolartechniken prinzipiell realisierbar und bei Analog-IS sinnvoll anwendbar. MS-FET sind für GaAs-IS (VHSIC) wichtig.

  3. IG-FET besitzen ein gegen Kanal mit einem Isolator isoliertes Gate. Dünnschichtrealisierungen mit CdS, CdSe u.a. sind nicht genug stabil.

  4. Eine maßgebliche Bedeutung haben MIS-FET mit Metallgate-Isolator-Halbleiter-Kanal-Aufbau: Halbleiterblocktechnik und MOS-Technik. Der MIS-FET (auch MOS-FET, da I oft SiO2) ist heute meist ein n-Kanaltyp, daher beziehen sich alle Erläuterungen darauf. Er wird in einem p¯-Substrat selbstisolierend mit zwei n +-Dotierungsgruben für Source (S) und Drain (D) angelegt (Sperrschichtisolation). Das Gate bedeckt den gesamten Kanalbereich zwischen S und D. Zur sicheren Überdeckung wird das Gate auch etwas über die Dotierungsgruben gezogen (Sicherung gegen Toleranzen). Mit der Gatespannung wird das Oberflächenpotenzial des Kanalbereiches gesteuert. Damit wird im p-Substrat unter dem Gateisolator der Kanal gesteuert und influenziert. Der Kanal ist wie die Dotie­rungsgruben gegenüber dem Substrat auf Sperrpotenzial, also von einer Sperrschichtraumladungszone eingegrenzt. Mit der Substratvorspannung kann diese Raumladungszone wie beim IG-FET gesteuert werden.


Задания к тексту:


  1. Переведите данные группы слов:

vergleichbare Speichereffekte, gesperrt betriebene pn-Übergänge, Sicherung gegen Toleranzen, das Oberflächenpotenzial des Kanalbereiches, die Einschnürung eines Kanals, sinnvoll anwendbar sein, die Ausdehnung von Raumladungszonen, prinzipiell realisierbar sein, die maßgebliche

Bedeutung haben, längs des Strompfades.
2. Скажите иначе, употребив глагол sich lassen.
Образец: Die Aufgabe ist lösbar. → Die Aufgabe läßt sich lösen.

1. Die Schaltung ist realisierbar. 2. Speichereffekte sind vergleichbar.3.Das Oberflächenpotenzial ist steuerbar. 4. Der Kanal ist influenzierbar. 5. Die Schaltung ist sinnvoll anwendbar.
3. Образуйте от данных глаголов глаголы с приставкой be- и переведите их:

sitzen, sich ziehen, grenzen, zeichnen, decken, stimmen, stehen, tragen, treiben.


  1. Укажите слова с противоположным значением:

inner vorteilhaft

nachteilig einfach

gesperrt berücksichtigen

kompliziert dünn

vernachlässigen äußer

dick offen

benachbart getrennt

gemeinsam angrenzend


  1. Назовите составные части существительных, определите род и переведите их:

Halbleiterschicht, Unterkreuzungsgebiet, Sperrzustand, Raumladungszone, Dotierungsgrube, Selbstisolation, Potenzialdifferenz, Oberflächenbereich, Dünnschichtrealisierung, Halbleiterblocktechnik.


  1. Укажите слова, сочетающиеся друг с другом:

Bipolar -strom

Rest -differenz

Potential -implantation

Ionen -oxyd

Feld -widerstand

Kontakt -kapazität

Gate -bereich

Oberfläche -effekt
7. Ответьте на вопросы к тексту:

1. Was sind Bipolartransistoren? 2. Was ist für Unipolartransistoren charakteristisch? 3. Wie heißt die Steuerelektrode des FETs? 4. Wie verstehen Sie Abkürzung MIS-FET? 5. Wo haben MIS-FET maßgebliche Bedeutung?

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