микросхема преобразователь

Микросхема представляет собой гиперкомпактное электронное устройство любой возможной степени сложности, схема которого построена на полупроводниковой основе (пластина, плёнка). Устройство помещено в пластиковый неразборный корпус, снабжённый множеством выводов. Преобладающей технологией изготовления является фотолитография – образование рисунка схемы путём светового облучения светочувствительной основы и последующего химического травления.

Родоначальниками технологии производства микросхем стали сразу две американские компании, инженеры которых в 1958 году одновременно выдвинули базовую идею. После продолжительных патентных разбирательств Fairchild Semiconductor и Texas Instruments заключили мировое соглашение о совместной лицензии, что позволило уже в 1961 году выпустить первые партии микросхем для свободной продажи. 

Сегодня, когда сложнейшие микросхемы преобразователя напряжения, частоты и уровня работают в составе миллионов электронных устройств, первый прототип выглядит наивно (см. изображение), но это изобретение стало отправной точкой целой эпохи. С этой микросхемы, презентованной Джеком Килби, стартовало триумфальное шествие ИС, благодаря которым компьютерная техника обрела компактные размеры и колоссальную производительность.

Первая микросхема

Устройство, продемонстрированное в 1958 году, включало стеклянную подложку, на которой располагалась германиевая полоска. Крошечное устройство имело в своём составе один транзистор, конденсатор и пару сопротивлений. Как ни примитивно в наши дни выглядит эта презентация, схема оказалась работоспособной, чем открыла широкий путь для развития целого направления. 

Достоинства

Полупроводниковые технологии будущего

Перечислим основные заслуги данной технологии:

1. Масштабное производство микросхем преобразователей частоты, модуляторов, коммутаторов, генераторов, усилителей свело к нулю грандиозные трудозатраты при изготовлении печатных плат для сквозного монтажа и пайке электронных компонентов, когда приходилось сверлить в текстолитовой основе сотни отверстий, продевать через них проволочные выводы радиодеталей, откусывать лишнее, производить ручную пайку. Внутри микросхем уже обеспечена гальваническая связь между всеми элементами.
2. Благодаря высокой технологичности производства удалось минимизировать себестоимость готовой схемы. Сегодня производственный процесс полностью автоматизирован и роботизирован.
3. ИС обладают сверхкомпактными размерами и минимальной массой, благодаря чему вес и габариты устройств с их участием снизились в разы. Например, микросхемы преобразователей уровня в корпусе DIP-16 весят всего 1 г и имеют размеры 8,8 х 7,6 х 4,6 мм.

Предыстория

В 40-х годах электронная вычислительная техника достигла потолка своих возможностей, выше которого развитие технологии превращалось в абсурд. Потери от многочисленных отказов ламповых устройств превосходили любые выгоды от их использования. Например, бортовая аппаратура военного Боинга B-29, вставшего в строй в конце Второй Мировой, включала до 1000 радиоламп и до 10 000 конденсаторов, резисторов, диодов и катушек индуктивности. 

Каждое паяное соединение снижает надёжность электроники, а когда счёт контактов идёт на десятки тысяч, да ещё аппаратура эксплуатируется в условиях вибрации и тряски, число отказов возросло на порядок. Техники были вынуждены часами искать, в каком месте платы произошёл обрыв гальванической связи или вышел из строя электронный компонент.

А чего стоило найти неисправность в первой ЭВМ «Эниак» 1946 года! Размеры этого монстра составляли 26 метров в длину и 6 м в высоту, при этом устройство на ламповых усилителях весило 30 тонн. Комплекс включал 17 469 электронных ламп, 7250 диодов, 70 тыс. сопротивлений и 10 тыс. конденсаторов. Многие сотрудники ещё на стадии постройки этого гиганта, предназначенного для расчёта таблиц стрельбы, предсказывали, что он не проработает и минуты из-за огромного количества точек вероятного отказа. Стоило отпаяться одному диоду или сгореть одной радиолампе, как установка впадала в ступор. Было подсчитано, что каждую секунду могло произойти 1,8 млрд негативных происшествий, что сводило надёжность ЭВМ к ничтожной величине.

Микросхемы

С появлением транзисторов, а потом и микросхем электронные технологии вышли на принципиально новый уровень. Разработаны и выпущены тысячи видов специализированных ИС для решения широкого круга типовых и уникальных задач. Сегодня в распоряжении инженера-схемотехника:

• микросхемы частотного преобразователя;

• звуковые усилители;

• инверторы постоянного тока в постоянный другого напряжения;

• измерители различных физических параметров – температуры, тока, напряжения;

• регуляторы расхода электроэнергии и оборотов вала электромотора.