前言：中文期刊网精心挑选了集成电路的原理范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
集成电路的原理范文1
在很多情况下，能够用USB端口给电池充电为用户提供了更大的方便。但是，USB规范对USB电流有一定限制。一个基于USB的电池充电器必须尽可能高效率地从USB端口抽取尽可能多的功率，以满足今天的电源密集型应用在空间和热量方面的严格要求。
管理电源通路是另一个问题。很多由电池供电的便携式电子产品可以用交流适配器、汽车适配器、USB端口或锂离子/聚合物电池供电。不过，自主管理这些电源、负载和电池之间的电源通路带来了巨大的技术挑战。传统上，设计师们一直尝试用少量MOSFET、运算放大器和其他分立组件实现这一功能，但是一直面临着热插拔、大浪涌电流等问题，这些问题可能引起更严重的系统可靠性问题。
便携式消费类电子产品常常采用锂离子电池和锂离子聚合物电池，因为这类电池的能量密度相对较高――与使用其他可用化学材料制成的电池相比。在给定的尺寸和重量限制条件下，它们的容量更大。随着便携式产品变得越来越复杂，对较高容量电池的需求也越来越大了，也就要求配备更先进的电池充电器。大多数消费者希望充电时间较短，因此提高充电电流似乎是可取的。但是，提高充电电流带来了两大问题。首先，就线性充电器而言，电流增大会增加功耗(也就是热量)。其次，根据主控制器协商好的模式，充电器必须将从5VUSB总线吸取的电流限制到100mA(500mW)或500mA(2.5W)。这种高效率充电，加之电池充电器集成电路必须实现高水平的功能集成以及节省电路板空间和提高产品可靠性的需求，都给设计由电池供电的电子产品带来了压力。
总之，系统设计师面临的主要挑战如下：
・最大限度地提高从USB端口(可提供2.5W)获取的电流。
・管理输入电压源、电池和负载之间的电源通路。
・最大限度地减少热量。
・最大限度地提高效率。
・减小占板面积和高度。
集成式电源管理器集成电路可以简单轻松地解决这些问题。
电源通路控制与理想二极管
电源通路控制功能能够自主和无缝地管理各种不同输入源之间的电源通路，如USB、交流适配器和电池之间的电源通路，并向负载供电。电源通路控制允许最终产品接电后立即工作，而不必考虑电池的充电状态，这称作“即时接通”工作。一个具有电源通路控制功能的器件既为自身供电，又用USB总线或交流适配器电源为单节锂离子/聚合物电池充电。为了确保一个满充电电池在连接总线时保持满电量，具有电源通路控制功能的集成电路通过USB总线向负载输送功率，而不是从电池抽取功率。一旦电源被去掉，电流就通过一个内部低损耗理想二极管从电池流向负载，从而最大限度地降低了压降和功耗。
理想二极管的正向压降远低于普通二极管或肖特基二极管的正向压降，理想二极管的反向电流泄漏也可以更小。微小的正向压降减少了功耗和自热，延长了电池寿命(见图1)。
电池充电器与电源通路控制器和理想二极管器件(电源通路管理器)集成，可高效管理多种输入电源，为电池充电，向负载供电并降低功耗，所有这一切都是在一个外形尺寸极小的集成电路中实现的。电源通路控制电路可以采用线性或开关拓扑，这两种拓扑对系统而言都有各自的优点。后面将评介这两种架构，而较传统的线性“充电器馈送型”系统将作为性能比较的基础来介绍。
线性充电器馈送型系统
第一代USB系统直接在USB端口和电池之间插入限流电池充电器，由电池为系统供电。在这种“电池馈送型”系统中，可用系统功率可以表示为IUSB×VBAT，因为VBAT是系统负载唯一可用的电压(见图2)。输入电流约等于充电电流，因此无须附加输入限流。系统负载直接连接到电池上，不需要理想二极管。所受到的一些限制包括：低效率，从USB吸取的电流限制到500mA；电池没电或缺失(以及电池电压低)时，没有系统电源，将近一半的可用功率损失在线性电池充电器单元内。
线性电源通路系统
第二代USB充电系统在USB端口和电池之间采用了中间电压。这种中间总线电压拓扑称为电源通路系统。在电源通路集成电路中，USB端口和中间电压VOUT，之间放置了一个限流开关。VOUT为线性电池充电器和系统负载供电。这种系统的优点是，电池与系统负载之间被隔断了，因此一有机会就可以进行充电(见图3)。该电源通路系统还实现了“即时接通”工作，因为电源一加到电路上，中间电压就可用于系统负载。这允许最终产品一插电就立即工作，而不论电池的充电状态如何。在线性电源通路系统中，只要未超过输入电流限制，那么USB端口提供的2.5W功率的大部分就可由系统负载获得。因此，与电池馈送型系统相比，线性电源通路系统具有极大的优点。但是，仍有很多功率损失在线性电池充电器单元中，尤其是电池电压较低时(输入电压和电池电压之间产生大的电压差)更是这样。注意，就个别的交流适配器(或高压)输入通路而言，可能会做些调节，就以较高效率工作而言，一个可选外部PFET可以降低理想二极管的阻抗。
开关电源通路系统
新的第三代USB充电系统具有基于开关模式的拓扑。此类电源通路型器件从一个符合USB规格的降压型开关稳压器产生一个中间总线电压，该电压被调节至电池电压范围内的某一固定数值(见图4)。这种形式的自适应输出控制称为Bat-TrackTM(电池跟踪)。稳定的中间电压仅调节到足够传给线性充电器恰够充电的电压值。通过这种方式跟踪电池电压，最大限度地减小了线性电池充电器中的功耗，提高了效率，并最大限度地提高了负载可用功率。平均开关输入电流限制最大限度地提高了利用USB电源提供的全部2.5W功率的能力，可选外部PFET则降低理想二极管的阻抗。这种架构对具有大电池(＞1.5Ah)的系统而言是“必须”的。像线性电源通路配置一样，开关电源通路系统也提供“即时接通”工作。合物开关电源通路管理器，凌力尔特公司的LTC4088就是其中一种。它能提供1.5A充电电流，适用于快速充电应用。该器件具有同步整流、“即时接通”工作和Bat-Track自适应输出控制能力，可实现高效率工作。LTC4088的电源通路控制功能和开关模式架构最大限度地提高了可从USB获得的功率，而且低阻抗“理想二极管”MOSFET产生热量较少。由于节省了功率，因此LTC4088允许 VOUT，端的负载电流超过从USB端口吸取的电流而不会超过USB负载规范(见图5)。其扁平14引脚、3mm×4mmDFN封装和很少的外部组件可为媒体播放器、智能电话、数码相机、手持式计算机和GPS系统组成简单、紧凑和经济的解决方案。
集成电路的原理范文2
引言
开关电源一般都采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是频率高，效率高，功率密度高，可靠性高。然而，由于其开关器件工作在高频通断状态，高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰（EMD）源，它产生的EMI信号有很宽的频率范围，又有一定的幅度。若把这种电源直接用于数字设备，则设备产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂。
本文从开关电源的工作原理出发，探讨抑制传导干扰的EMI滤波器的设计以及对辐射EMI的抑制。
1 开关电源产生EMI的机理
数字设备中的逻辑关系是用脉冲信号来表示的。为便于分析，把这种脉冲信号适当简化，用图1所示的脉冲串表示。根据傅里叶级数展开的方法，可用式（1）计算出信号所有各次谐波的电平。
式中：An为脉冲中第n次谐波的电平；
Vo为脉冲的电平；
T为脉冲串的周期；
tw为脉冲宽度；
tr为脉冲的上升时间和下降时间。
开关电源具有各式各样的电路形式，但它们的核心部分都是一个高电压、大电流的受控脉冲信号源。假定某PWM开关电源脉冲信号的主要参数为：Vo=500V，T=2×10－5s，tw=10－5s，tr=0.4×10－6s，则其谐波电平如图2所示。
图2中开关电源内脉冲信号产生的谐波电平，对于其他电子设备来说即是EMI信号，这些谐波电平可以从对电源线的传导干扰（频率范围为0.15～30MHz）和电场辐射干扰（频率范围为30～1000MHz）的测量中反映出来。
在图2中，基波电平约160dBμV，500MHz约30dBμV，所以，要把开关电源的EMI电平都控制在标准规定的限值内，是有一定难度的。
2 开关电源EMI滤波器的电路设计
当开关电源的谐波电平在低频段（频率范围0.15～30MHz）表现在电源线上时，称之为传导干扰。要抑制传导干扰相对比较容易，只要使用适当的EMI滤波器，就能将其在电源线上的EMI信号电平抑制在相关标准规定的限值内。
要使EMI滤波器对EMI信号有最佳的衰减性能，则滤波器阻抗应与电源阻抗失配，失配越厉害，实现的衰减越理想，得到的插入损耗特性就越好。也就是说，如果噪音源内阻是低阻抗的，则与之对接的EMI滤波器的输入阻抗应该是高阻抗（如电感量很大的串联电感）；如果噪音源内阻是高阻抗的，则EMI滤波器的输入阻抗应该是低阻抗（如容量很大的并联电容）。这个原则也是设计抑制开关电源EMI滤波器必须遵循的。
几乎所有设备的传导干扰都包含共模噪音和差模噪音，开关电源也不例外。共模干扰是由于载流导体与大地之间的电位差产生的，其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同向的；而差模干扰则是由于载流导体之间的电位差产生的，其特点是两条线上的杂讯电压是同电位反向的。通常，线路上干扰电压的这两种分量是同时存在的。由于线路阻抗的不平衡，两种分量在传输中会互相转变，情况十分复杂。典型的EMI滤波器包含了共模杂讯和差模杂讯两部分的抑制电路，如图3所示。
图中：差模抑制电容Cx1，Cx20.1～0.47μF；
差模抑制电感L1，L2100～130μH；
共模抑制电容Cy1，Cy2<10000pF；
共模抑制电感L15～25mH。
设计时，必须使共模滤波电路和差模滤波电路的谐振频率明显低于开关电源的工作频率，一般要低于10kHz，即
在实际使用中，由于设备所产生的共模和差模的成分不一样，可适当增加或减少滤波元件。具体电路的调整一般要经过EMI试验后才能有满意的结果，安装滤波电路时一定要保证接地良好，并且输入端和输出端要良好隔离，否则，起不到滤波的效果。
开关电源所产生的干扰以共模干扰为主，在设计滤波电路时可尝试去掉差模电感，再增加一级共模滤波电感。常采用如图4所示的滤波电路，可使开关电源的传导干扰下降了近30dB，比CISOR22标准的限值低了近6dB以上。
还有一个设计原则是不要过于追求滤波效果而造成成本过高，只要达到EMC标准的限值要求并有一定的余量（一般可控制在6dB左右）即可。
3 辐射EMI的抑制措施
如前所述，开关电源是一个很强的骚扰源，它来源于开关器件的高频通断和输出整流二极管反向恢复。很强的电磁骚扰信号通过空间辐射和电源线的传导而干扰邻近的敏感设备。除了功率开关管和高频整流二极管外，产生辐射干扰的主要元器件还有脉冲变压器及滤波电感等。
虽然，功率开关管的快速通断给开关电源带来了更高的效益，但是，也带来了更强的高频辐射。要降低辐射干扰，可应用电压缓冲电路，如在开关管两端并联RCD缓冲电路，或电流缓冲电路，如在开关管的集电极上串联20～80μH的电感。电感在功率开关管导通时能避免集电极电流突然增大，同时也可以减少整流电路中冲击电流的影响。
功率开关管的集电极是一个强干扰源，开关管的散热片应接到开关管的发射极上，以确保集电极与散热片之间由于分布电容而产生的电流流入主电路中。为减少散热片和机壳的分布电容，散热片应尽量远离机壳，如有条件的话，可采用有屏蔽措施的开关管散热片。
整流二极管应采用恢复电荷小，且反向恢复时间短的，如肖特基管，最好是选用反向恢复呈软特性的。另外在肖特基管两端套磁珠和并联RC吸收网络均可减少干扰，电阻、电容的取值可为几Ω和数千pF，电容引线应尽可能短，以减少引线电感。实际使用中一般采用具有软恢复特性的整流二极管，并在二极管两端并接小电容来消除电路的寄生振荡。
负载电流越大，续流结束时流经整流二极管的电流也越大，二极管反向恢复的时间也越长，则尖峰电流的影响也越大。采用多个整流二极管并联来分担负载电流，可以降低短路尖峰电流的影响。
开关电源必须屏蔽，采用模块式全密封结构，建议用1mm以上厚度的镀锌钢板，屏蔽层必须良好接地。在高频脉冲变压器初、次级之间加一屏蔽层并接地，可以抑制干扰的电场耦合。将高频脉冲变压器、输出滤波电感等磁性元件加上屏蔽罩，可以将磁力线限制在磁阻小的屏蔽体内。
根据以上设计思路，对辐射干扰超过标准限值20dB左右的某开关电源，采用了一些在实验室容易实现的措施，进行了如下的改进：
——在所有整流二极管两端并470pF电容；
——在开关管G极的输入端并50pF电容，与原有的39Ω电阻形成一RC低通滤波器；
——在各输出滤波电容（电解电容）上并一0.01μF电容；
——在整流二极管管脚上套一小磁珠；
——改善屏蔽体的接地。
经过上述改进后，该电源就可以通过辐射干扰测试的限值要求。
集成电路的原理范文3
原地面高程、河塘清淤测量监理实施细则
为保证348省道淮安区段建设工程原地面高程、河塘清淤及回填工程的工程量计量准确与回填质量，加强投资控制，特制定本细则。
一、测量的原则
原地面高程、河塘清淤测量必须分清淤前、后作两次测量；测量工作以总监办为主具体执行，审计单位现场监督审核、签认，项目公司和指挥部现场监督、签认，施工单位根据测量工作需要做好配合工作。
二、现场测量工作的各单位人员组成
原地面高程、河塘清淤测量各单位参加人员如下：
1、施工单位项目部测量工程师、各工区项目经理或项目技术负责人必须在场；
2、总监办每次测量由测量工程师具体负责实施，驻地办道路工程师和现场监理负责配合；
3、项目公司、指挥部至少各派一名代表参加；
4、现场审计单位（如有）至少派一名现场跟踪审计人员参加。
三、河塘清淤测量的具体操作流程
1、施工单位完成排水工作后现场放出中、边线，现场确认河塘具体桩号、尺寸、面积、位置后填报阜宁至盐徐高速连接线工程或348省道楚州车桥至洪泽县城段工程河塘清淤测量申请表（表式见附表一），在申请表中必须画出待测河塘平面图并标注桩号、平面尺寸、设计淤厚及预计清淤工程量。
2、施工单位在申请测量时间24小时前将河塘清淤测量申请表报总监办，总监办负责通知项目公司、指挥部、现场审计组长。
3、总监办测量工程师负责独立测量并绘制清淤前断面图、平面图及其尺寸、内业计算，道路工程师复核后形成阜宁至盐徐高速连接线工程或348省道楚州车桥至洪泽县城段工程河塘清淤现场测量记录表（见附表二）；审计单位、项目公司、指挥部现场复测审核，确认无误后如无异议施工单位、监理单位、项目公司、指挥部、审计单位的参加人员均在阜宁至盐徐高速连接线工程或348省道楚州车桥至洪泽县城段工程河塘清淤现场测量记录表上签认；监理根据现场实际淤泥深确定清淤厚度控制标准，各单位参加人员如无异议则按此标准控制清淤厚度；施工单位按淤泥厚控制标准清淤，监理巡查，清淤结束后，总监办确认淤泥已全部清完后，通知审计单位、项目公司、指挥部相关人员到场进行清淤后测量。
4、总监办测量工程师负责测量并绘制清淤后断面图、平面图及其尺寸、内业计算和清淤量、回填量计算、签认，形成阜宁至盐徐高速连接线工程或348省道楚州车桥至洪泽县城段工程河塘清淤、回填现场测量记录表（见附表二、三）；审计单位、项目公司、指挥部现场复测审核，确认无误后如无异议施工单位、监理单位、项目公司、指挥部、审计单位的参加人员均必须在阜宁至盐徐高速连接线工程或348省道楚州车桥至洪泽县城段工程河塘清淤、回填现场测量记录表上签认。
5、总监办根据已会签的阜宁至盐徐高速连接线工程或348省道楚州车桥至洪泽县城段工程河塘清淤、回填现场测量记录表，计算出河塘清淤、回填工程量并形成阜宁至盐徐高速连接线工程或348省道楚州车桥至洪泽县城段工程审核表（见附表四），施工单位项目经理、总监、建设单位业主代表、指挥部现场代表、现场审计组长审核无误签认后作为施工单位申报工程量依据。
5、施工单位按设计要求进行河塘回填施工。
四、河塘清淤测量的具体要点
1、清淤项目的计量仅针对路基范围内水塘（含暗塘）淤泥的开挖数量，按路基填筑要求的土质台阶开挖土方等不计入淤泥数量。数量的计算依据是清除淤泥前后的对应尺寸。
2、原地面高程与清淤测量是为保证清淤工程质量，正确、合理地确定清淤与填筑工程量，根据施工图设计文件，对路基横断面进行复测和补充的一项基础工作，必须仔细，认真操作。
3、清淤测量包括平面与横断面测量。
（1）平面图应能反映路线与河塘的位置关系，并足以反映清淤周围地貌及确定清淤范围。平面图中应标明河塘尺寸、路基中心线、边线、断面桩号等内容。
（2）横断面布置原则上应与路线中心线方向垂直。形状、位置特殊的河塘断面可按河塘中心线法线方向布设，但需注明与所在线路桩号的关系。横断面布设间距≦10米，纵向地形变化复杂时应加设横断面，加设断面桩号尽量与设计文件断面桩号相符。横向地形变化时，应加设测点，同一断面横向测量距离≦5米；单个河塘至少应布设二个横断面，单个横断面至少应布设三个测点。
4、清淤测量应包括断面内的原地面高程、淤泥顶高程及淤泥底高程的测量。清淤后测量应在清淤前布置断面的基础上，对应于清淤前测量位置，进行逐桩断面高程测量。
5、凡清淤量超出施工图设计数量时，应按变更设计程序进行变更报审。
6、对于施工图中未示明的暗沟、暗塘，按开挖软土变更，施工单位向总监办申报，审核后报项目公司、指挥部会同设计代表、审计现场确定。
五、其他要求
1、因为河塘、原地面测量参与方较多，为了不影响工程进度，对于河塘、原地面测量，各相关单位相关人员接到测量通知后，尽量及时到场。施工、监理单位如有任何一方缺席或迟到不得测量，项目公司、指挥部、审计单位代表如果缺席或不能在预约时间到场，可以认可现场其他单位确认的测量数据，也可以要求测量时间延迟。
2、原地面现场布点原则，阜宁至盐徐高速连接线工程按20米一个断面，348省道楚州车桥至洪泽县城段工程按25米一个断面，对于原地面高程变化出入大的可以加密内插。横断面根据渐变点布点，要求跟中桩对应，至少每断面5个点，布点范围要满足施工宽度。现场填写高程测量记录表，施工单位、监理单位、项目公司、指挥部、审计单位的参加人员现场复测审核，确认无误后如无异议均需在测量记录表上签认。
3、样表按阜宁至盐徐高速连接线工程填写，348省道楚州车桥至洪泽县城段工程请引用。高程测量记录表按总监办下发通表填写。
4、测量参加人员须认真负责，在现场履行起测量、监督的责任，原则上读数由两个以上参加人员共同确认。
5、现场测量使用的仪器在使用前必须先进行核查状态是否完好。
6、使用的测量控制点必须确认是经过总监办批准使用的控制点，禁止使用临时转点或加密点。
7、水准测量结束后必须对附近的其他控制点进行附合测量复核。
苏州市方圆红儒工程管理有限公司
348省道淮安区段建设工程总监办
二一七年三月一日
附表一
阜宁至盐徐高速连接线工程河塘清淤测量申请表
桩号：
位置：
面积：
图纸工程量：
申请单位：
申请测量时间： 年 月 日 时
河塘平面位置图：
承包人： 年 月 日
附表二
阜宁至盐徐高速连接线工程 河塘清淤现场测量记录表
桩号： 水准点编号： 高程：
平面
、
断面图
说明
施工单位： 年 月 日
监 理 组： 年 月 日
审 计： 年 月 日
建设单位： 年 月 日
指 挥 部： 年 月 日
附表三
阜宁至盐徐高速连接线工程 河塘回填现场测量记录表
桩号： 水准点编号： 高程：
平面
、
断面图
说明
施工单位： 年 月 日
监 理 组： 年 月 日
审 计： 年 月 日
建设单位： 年 月 日
指 挥 部： 年 月 日
附表四
阜宁至盐徐高速连接线工程审核表
审核资料摘要
资料来源
项目名称
日 期
申 报 工 程 量
相关单位意见
施工单位
年 月 日
监理单位
年 月 日
建设单位：
年 月 日
审计单位：
年 月 日
指挥部
年 月 日
348省道 淮安区段 建设工程项目
承包单位： 中交第一公路工程局有限公司
合同号：
监理单位： 苏州市方圆红儒工程管理有限公司 编 号：
高程测量记录表
测量内容： 检测段落： ZH-CL1
桩号
幅别
位置
后视
仪高
前视读数
实测高程
设计高程
允许
偏差
（mm）
偏差（mm）
备注
中间
转点
合格
不合格
施工： 监理： 审计： 业主： 日期：
348省道淮安区段建设工程
原地面高程、河塘清淤测量
监理细则
编制人：
总 监：
苏州市方圆红儒工程管理有限公司
集成电路的原理范文4
关键词：集成电路工艺原理；教学内容；教学方法
作者简介：汤乃云（1976-），女，江苏盐城人，上海电力学院电子科学与技术系，副教授。（上海?200090）
基金项目：本文系上海自然科学基金（B10ZR1412400）、上海市科技创新行动计划地方院校能力建设项目（10110502200）资助的研究成果。
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）29-0046-01
微电子产业的快速发展急需大量的高质量集成电路人才。优秀的集成电路设计工程师需要具备一定工艺基础，集成电路工艺设计和操作人员更需要熟悉工艺原理及技术，以便获得性能优越、良率高的集成电路芯片。因此“集成电路工艺原理”是微电子专业、电子科学与技术专业和其他相关专业一门重要的专业课程，其主要内容是介绍VLSI制造的主要工艺方法与原理，培养学生掌握半导体关键工艺方法及其原理，熟悉集成电路芯片制作的工艺流程，并具有一定工艺设计及分析、解决工艺问题的能力。课程的实践性、技术性很强，需要大量的实践课程作为补充。但是超大规模集成电路的制造设备价格昂贵，环境条件要求苛刻，运转与维护费用很大，国内仅有几所大学拥有供科研、教学用的集成电路工艺线或工艺试验线，很多高校开设的实验课程仅为最基本的半导体平面工艺实验，仅可以实现氧化、扩散、光刻和淀积等单步工艺，而部分学校仅能开设工艺原理理论课程。所以，如何在理论教学的模式下，理论联系实践、提高教学质量，通过课程建设和教学改革，改善集成电路工艺原理课程的教学效果是必要的。如何利用多种可能的方法开展工艺实验的教学、加强对本专业学生科学实验能力和实际工作能力以及专业素质的培养、提高微电子工艺课程的教学质量，是教师所面临的紧迫问题。
一、循序渐进，有增有减，科学安排教学内容
1.选择优秀教材
集成电路的复杂性一直以指数增长的速度不断增加，同时国内的集成电路工艺技术与发达国家和地区差距较大，故首先考虑选用引进的优秀国外教材。本课程首选教材是国外电子与通信教材系列中美国James D.Plummer著的《硅超大规模集成电路工艺技术—理论、实践与模型》中文翻译本。这本教材的内容丰富、全面介绍了集成电路制造过程中的各工艺步骤；同时技术先进，该书包含了集成电路工艺中一些前沿技术，如用于亚0.125μm工艺的最新技术、浅槽隔离以及双大马士革等工艺。另外，该书与其他硅集成电路工艺技术的教科书相比，具有显著的两个优点：其一是在书中第一章就介绍了一个完整的工艺过程。在教学过程中，一开始就对整个芯片的全部制造过程进行全面的介绍，有且与学生正确建立有关后续章节中将要讨论的各个不同的特定工艺步骤之间的相互联系；其二是贯穿全书的从实际工艺中提取的“活性”成分及工艺设计模拟实例。这些模拟实例有助于清楚地显示如氧化层的生长过程、掺杂剂的浓度分布情况或薄膜淀积的厚度等工艺参数随着时间推进的发展变化，有助于学生真正认识和理解各种不同工艺步骤之间极其复杂的相互作用和影响。同时通过对这些模拟工具的学习和使用，有助于理论联系实际，提高实践教学效果。因而本教材是一本全面、先进和可读性强的专业书籍。
2.科学安排教学内容
如前所述，本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理，并具有一定的工艺设计和分析能力。本课程仅32学时，而教材分11章，共602页，所以课堂授课内容需要精心选择。一方面，选择性地使用教材内容。对非关键工艺，如第1章的半导体器件，如PN二极管、双极型晶体管等知识已经在前续基础课程“半导体物理2”和“半导体器件3”中详细介绍，所以在课堂上不进行讲授。另一方面，合理安排教材内容的讲授次序。教材在讲授晶片清洗后即进入光刻内容，考虑工艺流程的顺序进行教学更有利于学生理解，没有按照教条的章节顺序，教学内容改变为按照清洗、氧化、扩散、离子注入、光刻、薄膜淀积、刻蚀、后端工艺、工艺集成等顺序进行。
另一方面，关注集成电路工艺的最新进展，及时将目前先进、主流的工艺技术融入课程教学中，如在课堂教学中介绍INTEL公司即将投产的采用了22nm工艺的代号为“Ivy Bridge”的处理器等。同时，积极邀请企业工程师或专家开展专题报告，将课程教学和行业工艺技术紧密结合，提高学生的积极性及主动性，提高教学效果。
3.引导自主学习
半导体产业正飞速发展，需要随时跟踪集成电路制造工艺的发展动态、技术前沿以及遇到的挑战，给学生布置若干集成电路工艺发展前沿与技术动态相关的专题，让学生自行查阅、整理资料，每一专题选派同学在课堂上给大家讲解。例如，在第一章讲解集成电路工艺发展历史时，要求同学前往国际半导体产业规划网站，阅读最新年份的国际半导体技术发展路线图，完成如最小特征指标、工作电压等相关技术指数的整理并作图说明发展趋势等。这样一方面激发了学生的求知欲，另一方面培养学生自我学习提高专业知识的能力。
二、丰富教学手段，进行多样化、形象化教学
集成电路的原理范文5
关键词：电路图 读图 技巧
一、读集成电路图要做到“三清楚”
分析彩色电视机整机电路图，首先要弄清楚整机集成电路块的使用情况，即采用的是什么机心的电路。
1、集成电路的类型要清楚。即要弄清楚整机电路图中所使用各集成块的类型和型号，这是识读集成电路图的第一步。集成块类型可分为图像通道集成块，伴音通道集成块，伴音功放集成块，解码集成块，行扫描集成块，场扫描集成块，场输出集成块，遥控微处理器集成块，节目存储器集成块，字符存储集成块，开关电源集成块和模拟开关集成块等。首先要分清楚集成块类型，还要弄清楚具体型号。很多不同型号的集成块，其内部功能和电路结构是相同的；有的电路结构不同，但能完成相同的功能。了解了具体型号，才能掌握集成块的基本功能。
随着集成电路集成度的不断提高，整机中集成块的数量也再不断减少，由早期的六片机发展到四片机，以及现在市场上流行的两片机和单片机。集成度的提高，使集成块的功能越来越强大，只有通过了解集成块的型号，才能进一步熟悉集成块的功能。
2、集成电路内部的信号通路要清楚。要弄清这一点，首先要熟悉集成电路的功能框图，明确各个框图完成的具体功能，即熟悉输入什么信号、输出什么信号，信号波形、幅度和频率等的变化规律。要熟悉各方面的联系，熟悉信号在集成电路的流通过程。对集成电路内部各框图的具体电路结构、工作过程不必深究。
3、集成电路的内外联系要清楚。集成电路要完成一定的功能，还要与外部单元电路和外接元器件发生联系。首先要明确各功能框图引出脚的功能，引出脚外接元器件的功能作用。否则，就不能看深，看懂整机电路图。识别集成电路各引出脚，识别引出脚的外接元器件，是识读集成电路的主要工作。同一块集成电路，在不同的设计者手中，可能设计出不同的外接元器件网络。另外，要弄清楚集成电路与分立件单元电路的联系，这些分立件单元电路往往是识读电路的难点，这些难点不突破，就不能正确、全面识读整机电路图。
二、划分整机电路的方法
识读整机电路框图，弄清电路结构，是看懂彩电电路的第一步。但实际上常常很少能同时得到电路框图和原理图，将两种图对照识读。检修中遇到更多的，则是将印制电路板实物，与电路图对照，以确认某各元器件属于哪部分电路。这样，如何在整机电路原理图上划分电路结构，得到相应的框图，常常是识图的第一步。根据实践经验，划分整机电路框图的方法有以下几种：
1、以主要元器件为线索，这是读图实践中最常用的方法。彩电型号、电路尽管千变万化，但他们的主要部件和基本功能是不变的，所以在印制电路扳上找到显像管、行输出变压器高频头等体积较大的元器件，或在电路图上找到这些元器件符号后，就能确认它们周边所属的电路系统。例如，与天线插孔相连的高频头，而沿高频头IF端引线，就能找到图像中频路；由显像管阴极，可以找到视频输出电路；由显像管阳极供电导线就可以找到行输出变压器；由行输出变压器可以找到行输出管，逆向推下去就能找到整个行电路；由行、场偏转线圈可以找到行场输出电路；由扬声器可以找到音频功放电路；由电源插头可以找到开关电源电路；由开关变压器的二次侧各路供电导线，可以找到场输出、行输出和CFU等系统功能电路。
大部分彩电电路中，元器件符号标注有一种习惯做法，即对同一系统或同一单元电路中的元器件，采用同一数字作为序号开头。例如，看到某一图样中开关电源部分元器件序号都是7XX。那么标注序号为C705的电容，或标号为VD709的二极管必然是在电源部分。同样道理，如果想知道某个序号为VD603的二极管属哪部分电路，只要看到印制电路板上行输出变压器序号为T602，马上就可以判断它是行电路器件。注意：厂方用于生产线上的样图，容易麽损，为保持清晰，一般元件序号与其代号平排，不采用下脚标方式，如R512，不写做R512，这一点是国家标准不完全相对。
2、以机心类型为线索。目前彩电型号虽多，但是许多彩电采用的是同一种机心，所以一旦看到相似的电路，或是确定彩电的机心类型，就能了解它们的电路结构。当然，这是需要积累资料，掌握一些典型机心的电路结构。这种方法对一些型号系列化彩电电路的框图认定简洁有效。
3、以集成块为线索。无论在整机电路图中，还是在印制电路板实物中，集成块都是“显眼”的器件，很容易找到和辨认型号。查清彩电电路中使用了哪些集成块，以及主要集成块(包括小信号处理器、CPU和存储器等)型号，就能根据资料认定机心类型和电路结构。这也是识读彩电电路的常用方法。
集成电路的原理范文6
【关键词】集成电路；应用
一、引言
集成电路技术作为微电子技术的一个重要门类和组成部分，其技术发展遵循着著名的摩尔定律，仅仅需要1.5年的时间就能够将相同性能的电路压缩到原有体积的一半，而进40年来，集成电路的体积几乎缩小了30000倍。当前，顶尖的集成电路研发技术掌握在少数几个发达国家的研究机构手中，而与集成电路息息相关的IC产业已经被高度整合，从设计，到制造，到封装再到测试，已经形成了一条完整的产业链，集成电路的广泛应用不断地推动着科技的进步，也不断地改变着人类的生活。本文将讨论集成电路的原理，分析集成电路的发展，最后讨论集成电路的应用。
二、集成电路概述
微电子学是一种结合了电子学以及材料物理学的综合学科，该学科的主要研究认为是将半导体材料进行适当处理，制造出微型电子电路、微型电子系统以满足各种应用需要。基于微电子技术发展起来的集成电路技术主要囊括了材料技术、电路技术、集成封装技术等几个门类，主要通过将晶体管器件、电阻器件、电容器件等按照电路原理高度集成在一起，从而实现电路的某种功能，从集成电路输入输出关系来看，集成电路一般可以分为模拟集成电路和数字集成电路两种。
三、常见集成电路举例
1.74LS138译码器
74LS139集成电路是常见的两个2线－4线译码器，共有54/74S139和54/74LS139两种线路结构型式，当选通端（G1）为高电平，可将地址端（A、B）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。若将选通端（G1）作为数据输入端时，74LS139还可作数据分配器。A、B译码地址输入端，高电平触发；芯片的G1、G2为选通端，低电平触发有效；Y0～Y3为译码输出端。
2.74ls244缓冲器
74LS244是一种3态8位缓冲器，一般用作总线驱动器。74LS244芯片没有锁存的功能，地址锁存器就是一个暂存器，74LS244根据控制信号的状态，将总线上地址代码暂存起来。8086/8088数据和地址总线采用分时复用操作方法，即用同一总线既传输数据又传输地址。
当微处理器与存储器交换信号时，首先由CPU发出存储器地址，同时发出允许锁存信号ALE给锁存器，当锁存器接到该信号后将地址/数据总线上的地址锁存在总线上，随后才能传输数据。
3.555定时器
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，是最常见的定时器集成电路。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V～16V工作，7555可在3～18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。一般来说，555定时器的功能实现由比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
555的应用：
（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路等；
（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路，振荡周期：T=0.7（R1+2R2）C；
（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。
555应用电路采用以上三种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。
四、集成电路发展
电路工艺是集成电路技术中最为基础的部分，主要涉及到扩散技术、氧化技术、光刻腐蚀技术以及薄膜再生技术等方面。上世纪六十年代末，微电子研究人员充分研究了氧化二硅系统的电性质，完成了界面物理研究的理论储备，紧接着科学家通过控制钠离子玷污的手法，配合使用高纯度的材料，成功实现了MOS集成电路的生产，由于MOS电路在工艺上易于控制、功耗很低、集成度高、可裁剪性强等优点，当前半导体工业中，绝大多数的集成电路有使用MOS或者CMOS结构。
制版技术方面的关键技术的光刻技术，光刻技术最初被使用在照相术上面，上世纪五十年代末被应用到半导体技术中，仙童公司巧妙地使用光刻技术实现了集成电路的图形结构。使用光刻技术制造的器件相互连接时可以不使用手工焊接技术，而是采用真空金属蒸发技术，使用光刻技术实现电路的绘制。近年来，随着光刻技术的发展，光刻技术的加工精度已经达到超深亚微米数量级。
电路设计方面。1971年，Intel公司第一台微处理器的发明是集成电路技术对人类做出的最大贡献之一，微处理器的发明开辟了计算机时代的新纪元。微处理器的发明带动了以CMOS为基础的超大规模集成电路系统的发展，也带动了智能化电子产品的飞速发展，是信息技术的基础原件和实物载体。近年来，随着集成电路技术的发展，科学家将量子隧穿效应技术应用到集成电路领域，推动了信息化社会的进程。
工艺材料方面。随着材料科学的不断发展，很多新材料技术和新物力技术不断地被应用到集成电路领域当中，铁电存储器和磁阻随机存储器就是其中的代表。当前集成电路技术的发展突显出一些新的特征，主要表现在从一维向多维发展，向材料技术、微电子技术、器件技术以及物理技术提出了更高的要求，集成电路的发展也正因为如此遭遇瓶颈，物理规律的限制、材料科学的限制、技术手法的限制。不过与此同时，宽禁带的SiC、GaN以及AIN等材料击穿电压值高、禁带值高、抗辐射性能好，应经被广泛应用，所制造器件在高频工作状态、高温状态以及大功率状态下性能优异，是集成电路的发展方向。
五、结语
集成电路是上世纪人类社会最伟大的发明之一，集成电路的广泛应用不断地推动着科技的进步，也不断地改变着人类的生活。本文系统分析了集成电路的原理，列举了几种常见集成电路，并对集成电路的发展进行了讨论和研究。
参考文献
[1]张允炆.半导体技术[M].哈尔滨工业大学出版社,2004.
[2]李祁镇.集成电路概述[M].北京:清华大学出版社,2003.
[3]韩周子.数字集成电路概述[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.
[4]方寒.浅谈集成电路的发展[M].中国科技纵横,2003.
