半导体集成电路半导体集成电路的分类

半导体，电子技工，集成电路什么意思

半导体（ semiconductor），指常温下导电性能介于导体（conductor）与绝缘体（insulator）之间的材料。

半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。

如二极管就是采用半导体制作的器件。

半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。

无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。

今日大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。

常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。

电子技工，是从事家用电器（空调、冰箱、洗衣机）维修及维护、音响设备（家庭影院等）、视频设备（数字电视、数码摄像机、有线电视等）的安装、调试、检修和营销工作的一种技术工人吧。

集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。

采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。

它在电路中用字母“IC”表示。

集成电路发明者为杰克·基尔比（基于锗（Ge）的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于硅（Si）的集成电路）。

当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

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集成电路为什么要刻在半导体上?

半导体这个概念太广泛，凡是导电性介于导体和绝缘体之间的物质都叫半导体，但不是所有半导体都可以用来制作集成电路； 在现有技术条件下，只有高纯度单晶硅和砷化镓等少数几种半导体可以用来制作集成电路。

至于说为什么只有这少数的几种半导体才能制作集成电路，这涉及太多的物理学知识，无法在这里解释。

半导体集成电路的基本概念

1 电路的关态-指电路的输出管处于截止工作状态时的电路状态，此时在输出端可得到 VO=VOH，电路输出高电平。

2电路的开态-指电路的输出管处于饱和工作状态时的电路状态，此时在输出端可得到 VO=VOL，电路输出低电平。

3 电路的电压传输特性-指电路的输出电压VO随输入电压Vi变化而变化的性质或关系（可用曲线表示，与晶体管电压传输特性相似）。

4 输出高电平VOH-与非门电路输入端中至少一个接低电平时的输出电平。

5 输出低电平VOL-与非门电路输入端全部接高电平时的输出电平。

6 开门电平VIHmin-为保证输出为额定低电平时的最小输入高电平(VON)。

7关门电平VILmax-为保证输出为额定高电平时的最大输入低电平(VOFF)。

8 逻辑摆幅VL-输出电平的最大变化区间，VL=VOH-VOL。

9 过渡区宽度VW-输出不确定区域（非静态区域）宽度，VW=VIHmin-VILmax。

10 低电平噪声容限VNML-输入低电平时，所容许的最大噪声电压。

其表达式为 VNML=VILmax-VILmin=VILmax- VOL(实用电路)。

11高电平噪声容限VNMH-输入高电平时，所容许的最大噪声电压。

其表达式为 VNMH=VIHmax-VIHmin=VOH- VIHmin(实用电路)。

12 电路的带负载能力（电路的扇出系数）-指在保证电路的正常逻辑功能时，该电路最多可驱动的同类门个数。

对门电路来讲，输出有两种稳定状态，即应同时考虑电路开态带负载能力和电路关态带负载能力。

13 输入短路电流IIL-指电路被测输入端接地，而其它输入端开路时，流过接地输入端的电流。

14输入漏电流（拉电流，高电平输入电流，输入交叉漏电流）IIH-指电路被测输入端接高电平，而其它输入端接地时，流过接高电平输入端的电流。

15 静态功耗-指某稳定状态下消耗的功率，是电源电压与电源电流之乘积。

电路有两个稳态，则有导通功耗和截止功耗，电路静态功耗取两者平均值，称为平均静态功耗。

16 瞬态延迟时间td-从输入电压Vi上跳到输出电压Vo开始下降的时间间隔。

Delay-延迟。

17瞬态下降时间tf-输出电压Vo从高电平VOH下降到低电平VOL的时间间隔。

Fall-下降。

18 瞬态存储时间ts-从输入电压Vi下跳到输出电压Vo开始上升的时间间隔。

Storage-存储。

19 瞬态上升时间tr-输出电压Vo从低电平VOL上升到高电平VOH的时间间隔。

Rise-上升。

20瞬态导通延迟时间tPHL-（实用电路）从输入电压上升沿中点到输出电压下降沿中点所需要的时间。

21 瞬态截止延迟时间tPLH-（实用电路）从输入电压下降沿中点到输出电压上升沿中点所需要的时间。

22 平均传输延迟时间tpd-为瞬态导通延迟时间tPHL和瞬态截止延迟时间tPLH的平均值，是讨论电路瞬态的实用参数。

半导体集成电路的分类

集成电路如果以构成它的电路基础的晶体管来区分，有双极型集成电路和MOS集成电路两类。

前者以双极结型平面晶体管为主要器件（如图2），后者以MOS场效应晶体管为基础。

图3表示了典型的硅栅N沟道MOS集成电路的制造工艺过程。

一般说来，双极型集成电路优点是速度比较快，缺点是集成度较低,功耗较大；而MOS集成电路则由于MOS器件的自身隔离，工艺较简单，集成度较高,功耗较低，缺点是速度较慢。

近来在发挥各自优势，克服自身缺点的发展中，已出现了各种新的器件和电路结构。

集成电路按电路功能分，可以有以门电路为基础的数学逻辑电路和以放大器为基础的线性电路。

后者由于半导体衬底和工作元件之间存在着有害的相互作用，发展较前者慢。

同时应用于微波的微波集成电路和从Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体激光器和光纤维导管为基础的光集成电路也正在发展之中。

半导体集成电路除以硅为基础的材料外，砷化镓也是重要的材料，以它为基础材料制成的集成电路，其工作速度可比目前硅集成电路高一个数量级，有着广阔的发展前景。

从整个集成电路范畴讲，除半导体集成电路外，还有厚膜电路与薄膜电路。

①厚膜电路。

以陶瓷为基片，用丝网印刷和烧结等工艺手段制备无源元件和互连导线，然后与晶体管、二极管和集成电路芯片以及分立电容等元件混合组装而成。

②薄膜电路。

有全膜和混合之分。

所谓全膜电路，就是指构成一个完整电路所需的全部有源元件、无源元件和互连导体，皆用薄膜工艺在绝缘基片上制成。

但由于膜式晶体管的性能差、寿命短，因此难以实际应用。

所以目前所说的薄膜电路主要是指薄膜混合电路。

它通过真空蒸发和溅射等薄膜工艺和光刻技术，用金属、合金和氧化物等材料在微晶玻璃或陶瓷基片上制造电阻、电容和互连（薄膜厚度一般不超过1微米）,然后与一片或多片晶体管器件和集成电路的芯片高密度混合组装而成。

厚膜和薄膜电路与单片集成电路相比，各有特点，互为补充。

厚膜电路主要应用于大功率领域；而薄膜电路则主要在高频率、高精度方面发展其应用领域。

目前，单片集成电路技术和混合集成电路技术的相互渗透和结合，发展特大规模和全功能集成电路系统，已成为集成电路发展的一个重要方向。