Анализ топологии и параметров микросхемы памяти

Задачей исследования является оценка величины информационной емкости Е микросхемы памяти посредством ее визуального анализа.

4.1. По указанию преподавателя выберите исследуемую микросхему памяти и установите ее на рабочий стол микроскопа.

Настройте микроскоп для визуального осмотра конкретной микросхемы так, чтобы были видны (окуляр 5х или 10х) микротранзисторы в матрице накопителя ИМС и элементы схемы управления, локализованные по краям матрицы.

Предварительно оцените геометрические размеры матрицы (площадки с размерами Х - длина; Y - ширина), на которой находятся две "страницы" накопителя микросхемы (рис. 6.11, а). Определите величину площади матрицы S = 2XY (табл. 6.4).

Таблица 6.4

Результат исследования микросхемы с планарными полевыми транзисторами

Топология	X, Y	s1	S	NX	NY	E
Рисунок планарной структуры накопителя	?	?	?	?	?	?

4.2. Ознакомитесь с топологией данной микросхемы. Зарисуйте отдельные видимые структуры (в частности, отдельных МОП-транзисторов, проводников и т. п.), аналогично представленным на рис. 6.6, 6.7.

Отметим, что применяемая оптика позволяет рассмотреть только общую структуру матрицы накопителя, без деталей структуры МОП-транзистора.

4.3. Оцените примерные размеры отдельного МОП-транзистора и площадь s₁, им занимаемую. Нарисуйте его топологию.

4.4. Оцените степень интеграции К данной микросхемы и ее информационную емкость Е. С этой целью необходимо, постоянно наблюдая в микроскоп за транзисторами микросхемы, передвигаться по периметру "страниц" накопителя. Подсчитайте полное количество транзисторов по горизонтали N_Хи вертикали N_Y матрицы. Произведение N_XN_Y характеризует степень интеграции данной микросхемы и ее информационную емкость E.

4.5. Выключите установку.

Отчетные материалы

В лабораторной тетради представляются:

– заполненные таблицы;

– рисунки, топология, расчеты степени интеграции схемы ситалловой подложке;

– рисунки, топология, расчеты степени интеграции твердотельной схемы на биполярных транзисторах;

– рисунки, топология, расчеты степени интеграции твердотельной схемы на полевых транзисторах;

– расчеты степени интеграции микросхемы памяти.

К защите представляется РГЗ с задачами по темам: ″Биполярные транзисторы″, ″Полевые транзисторы″, ″Технология производства микросхем″.

Приложение

Задачи по темам
²Аналоговая и Цифровая Электроника²

Теоретические сведения, необходимые для решения задач, в основном, приведены в пособиях [1] – [7], настоящем лабораторном практикуме и рекомендованной литературе.

П1. Элементы электронных схем

Задача 1.1. В чистый Si добавили пятивалентную примесь, в результате чего образовался полупроводник, называемый…А: собственный; Б: донорный; В: акцепторный; Г: грязный.

Задача 1.2. В чистый Ge добавили трехвалентную примесь, в результате чего образовался полупроводник, называемый…А: собственный; Б: донорный; В: акцепторный; Г: грязный.

Задача 1.3. При увеличении температуры сопротивление металлического проводника…А: растет; Б: падает; В: не изменяется; Г: зависит от типа металла.

Задача 1.4.Какая из указанных кривых (рис. П1.1) соответствует изменению удельного электрического сопротивления r примесного полупроводника от температуры.

Рис. П1.1 Рис. П1.2

Задача 1.5. Термисторы (ТКr < 0) могут быть изготовлены на основе…А: металлов; Б: только собственных полупроводников; В: любых полупроводников; Г: позисторов.

Задача 1.6. Какие носители заряда являются основными в кристалле Si с примесью As? А: электроны; Б: дырки; В: ионы доноров; Г: ионы акцепторов.

Задача 1.7. Какие носители заряда являются основными в кристалле Ge с примесью In? А: электроны; Б: дырки; В: ионы доноров; Г: ионы акцепторов.

Задача 1.8.При исследовании датчика Холла (рис. П1.2) стрелка вольтметра, измеряющего напряжение Холла, отклонилась влево. Направления тока I_п, индукции В показаны на рис. П1.2. Данный полупроводник: А: дырочный; Б: собственный; В: акцепторный; Г: донорный.

Задача 1.9. Кристаллы Ge и Si находятся при Т = 300 К. Кристаллы легированы донорной примесью с концентрацией доноров N_д=10²² м^-3. В каком кристалле больше основных носителей? Температура полной ионизации примесей Т_и < 100 K. А: в Ge; Б: в Si; В: одинаковое количество; Г: зависит от степени легирования.

Задача 1.10. Кристаллы Ge и Si находятся при Т = 300 К. Кристаллы легированы донорной примесью с концентрацией доноров N = 10²² м^-3. В каком кристалле больше неосновных носителей? Температура полной ионизации примесей Т_и < 100 K, закон действующих масс np = n_i². А: в Ge; Б: в Si; В: одинаковое количество; Г: зависит от степени легирования.

Задача 1.11.Кристаллы Ge и Si находятся при Т = 300 К. Кристаллы легированы донорной примесью с концентрацией доноров N = 10²² м^-3. В каком кристалле меньше неосновных носителей? А: в Ge; Б: в Si; В: одинаковое количество; Г: зависит от степени легирования.

Задача 1.12. Сопротивление какого элемента зависит от приложенного напряжения? А: термистор; Б: позистор; В: варикап; Г: варистор.

Задача 1.13.У какого элемента емкость зависит от приложенного напряжения? А: у термистора; Б: у позистора; В: у варикапа; Г: у варистора.

Задача 1.14.У какого элемента сопротивление увеличивается с ростом температуры? А: у термистора; Б: у позистора; В: у варикапа; Г: у варистора.

Задача 1.15.Чем больше концентрация основных носителей, тем…А: больше сопротивление полупроводника; Б: меньше проводимость полупроводника; В: больше концентрация неосновных носителей; Г: меньше концентрация неосновных носителей.

Задача 1.16. Что является свободными носителями заряда в полупроводнике р-типа? А: Электроны и дырки; Б: только дырки; В: только электроны; Г: доноры.

Задача 1.17.Что является свободными носителями заряда в собственном полупроводнике? А: электроны и дырки; Б: только дырки; В: только электроны; Г: доноры.

Задача 1.18.Как влияет на фотопроводимость g полупроводника излучение, если его частота n стала меньше, чем значение красной границы n_кр? А: g растет; Б: g падает; В: g больше не изменяется; Г: g исчезает.

П2. Диоды и тиристоры

Задача 2.1.На рис. П2.1 приведена схема включения электровакуумного (лампового) диода. Укажите его вольтамперную характеристику…

Рис. П2.1. Рис. П2.2.

Задача 2.2.На рис. П2.2 приведено условное обозначение А: выпрямительного диода; Б: тиристора; В: биполярного транзистора; Г: полевого транзистора.

Задача 2.3.Полупроводниковый диод предназначен для…А: генерации переменного напряжения; Б: усиления переменного напряжения; В: генерации прямоугольных импульсов; Г: выпрямления переменного напряжения.

Задача 2.4.Полупроводниковым диодом называют прибор с двумя выводами и одним…А: p-n-переходом; Б: управляющим электродом; В: коллектором; Г: эмиттером.

Задача 2.5.При возрастании температуры обратный ток диода…А: всегда увеличивается; Б: всегда уменьшается; В: не зависит от температуры; Г: у одних диодов растет, у других - уменьшается.

Задача 2.6.Какое примерное напряжение падает на прямосмещенном германиевом диоде? А: не более 1 В; Б: не менее 10 В; В: не менее 100 В; Г: 0.

Задача 2.7.Какая схема (рис. П2.3) соответствует прямому включению диода в цепь постоянного тока?

Задача 2.8.К аноду диода подключен ²+² источника. Какие носители обеспечивают прохождение тока через p-n-переход? А: основные дырки и неосновные электроны; Б: основные дырки и основные электроны; В: неосновные дырки и основные электроны; Г: неосновные дырки и неосновные электроны.

Рис. П2.3

Задача 2.9.К аноду диода подключен ²-² источника. Какие носители обеспечивают прохождение тока через p-n-переход? А: основные дырки и неосновные электроны; Б: основные дырки и основные электроны; В: неосновные дырки и основные электроны;Г: неосновные дырки и неосновные электроны.

Задача 2.10.К аноду диода подключен ²-² источника. Какой ток идет через p-n-переход? А: прямой; Б: собственный; В: неосновной; Г: обратный.

Задача 2.11.На диоде при изменении прямого напряжения от 0,2 до 0,4 В прямой ток увеличивается от 3 до 16 мА. Каково дифференциальное сопротивление этого диода? А: 15,4 Ом; Б: 12,3 Ом; В: 1,54 Ом: Г: 25 Ом.

Задача 2.12.Каково соотношение между прямым R_пр и обратным R_обр сопротивлениями полупроводникового диода? А: R_пр >> R_обр; Б: R_пр » R_обр; В: R_пр = R_обр; Г: R_пр << R_обр.

Задача 2.13.Характеристика какого из представленных приборов показана на рис. П2.4?

Рис. П2.4 Рис. П2.5 Рис .П2.6

Задача 2.14.От чего зависит частота излучения светодиода? А: от напряжения; Б: от силы тока; В: от ширины запрещенной зона полупроводника; Г: от полярности напряжения на диоде.

Задача 2.15. По мере увеличения обратного напряжения на варикапе… А: его ток увеличивается; Б: его сопротивление падает; В: его емкость растет; Г: его емкость падает.

Задача 2.16. На рисунке П2.5 представлена схема стабилизации напряжения с помощью…А: стабистора; Б: стабилитрона; В: туннельного диода; Г: лавинного диода.

Задача 2.17. На рисунке П2.6 представлена схема стабилизации напряжения с помощью…А: стабистора; Б: лавинного диода; В: туннельного диода; Г: стабилитрона.

Задача 2.18. На рисунке П2.7 представлена схема стабилизации напряжения с помощью стабилитрона, имеющего напряжение стабилизации 10 В. Какое напряжение будет падать на балластном резисторе, если напряжение на входе 15 В: А: 15 В; Б: 10 В; В: 35 В; Г: 5 В.

Задача 2.19.Где структура диодного тиристора (рис. П2.8)?

Рис. П2.8

Задача 2.20.Неустойчивому режиму работы тиристора (рис. П2.9) соответствует участок его ВАХ…А: II и III; Б: I; В: III; Г: II .

Рис. П2.9

Задача 2.21.Открытому режиму работы тиристора (рис. П2.9) соответствует участок его ВАХ…А: 0-5; Б: 1-2; В: 0-1; Г: 4-3.

Задача 2.22.Режиму работы закрытого тиристора (рис. П2.9) соответствует участок его ВАХ…А: 0-4 и 2-3; Б: 1-2 и 2-4 ; В: 0-1 и 0-5; Г: 4-2 и 2-3.

Задача 2.23.Какой способ используется на практике для перевода триодного тиристора из закрытого состояния в открытое? А: повышение анодного напряжения; Б: изменение полярности напряжения на управляющем электроде; В:подача напряжения на управляющий электрод; Г: изменение полярности анодного напряжения.

Задача 2.24.Какой способ используется на практике для перевода триодного тиристора из открытого состояния в закрытое? А: повышение анодного напряжения; Б: понижение катодного напряжения; В: снятие напряжения с управляющего электрода; Г: изменение полярности анодного напряжения.