Радио и телевидение?.. Это очень просто! - Айсберг Евгений Давыдович - Страница 51

Для создания конденсаторов полупроводник покрывают тонким слоем диэлектрика и поверх него наносят слой металла, образующего вторую обкладку. Небольшие емкости можно получить с помощью простых диодов, напряжения на которые подают в противоположном их проводимости направлении. При этом переход выполняет роль диэлектрика, разделяющего две обкладки конденсатора.

Труднее всего получить в интегральной схеме индуктивности. Однако удается сделать очень маленькие индуктивности, работающие на сверхвысоких частотах (СВЧ). Для этой цели на изолирующий слой кварца наносят металл в форме плоской спирали.

Изготовление БИС

Конечно, не во всех интегральных схемах микроминиатюризация достигла уровня, о котором я только что говорил. Имеются средние интегральные схемы. В них плотность размещения компонентов значительно ниже, чем в больших интегральных схемах (БИС). Последние могут содержать несколько тысяч компонентов.

Как удастся выполнять такие операции, как нанесение на заданные участки изолирующих или проводящих слоев, ввод методом вплавления или диффузии в некоторые участки полупроводника строго дозированных примесей? Как можно справиться с такой задачей, особенно при производстве БИС?

И в этом случае основную роль играет фотография. В самом деле, для каждой операции первоначально создается рисунок, изображающий форму поверхностей, которые должны подвергнуться той или иной обработке. Но эти рисунки в сотни или даже тысячи раз крупнее тех элементов, которые должны создаваться на полупроводнике. Затем рисунки фотографируют с большим уменьшением; в результате этой операции получают негативы на прозрачной пленке. Эти негативы, в свою очередь, с большим уменьшением проецируют на поверхность полупроводника, покрытую светочувствительным лаком.

Как ты мог убедиться, здесь прибегают к помощи тех самых фотографических процессов, которые используют в производстве печатных плат. Светочувствительный слой защищает те участки полупроводника, которые под воздействием света через негатив становятся нерастворимыми.

Самое удивительное то, что длина волны обычного света оказывается слишком большой для производства некоторых микроэлектронных схем. Самая короткая волна видимого света — у фиолетового цвета; она равна 380 нм (миллиардных долей метра). Это слишком много для изготовления некоторых БИС. В этом случае приходится брать на вооружение ультрафиолетовые лучи, волна которых значительно короче волны фиолетового света.

Наиболее сложно в процессе изготовления интегральных схем установить выводы для подключения их к другим устройствам. Для этого все точки интегральных схем, которые должны иметь внешние выводы, соединяют тонкими золотыми или алюминиевыми проволочками с контактами на корпусе, в который помещают всю интегральную схему. Эта операция очень тонкая, поэтому выполняют ее под микроскопом.

Причины микроминиатюризации

Дорогой Незнайкин, ты, должно быть, спрашиваешь себя, какие серьезные причины заставили исследователей придумать эти сложные процессы микроминиатюризации. Действительно ли требуется выиграть место, до такой степени снижая объем интегральных схем? Даже в карманном приемнике это не кажется столь необходимым.

Развитие микроэлектроники определяется прежде всего прогрессом электронной вычислительной техники. ЭВМ содержат тысячи компонентов. Исследователи стремятся всемерно уменьшить размеры компонентов не только для того, чтобы выиграть место, но и для того, чтобы машины могли работать быстрее. Ведь некоторые операции в машинах производятся за доли наносекунды. А какой длины путь проходит электрический ток за одну наносекунду, даже если он движется со скоростью света? Он проходит за это время только 30 см. Это должно показать тебе, что, если хотят обеспечить максимальное быстродействие ЭВМ, необходимо до минимума сократить расстояния между компонентами.

Однако не будем слишком углубляться в вычислительную технику. Тебе, Незнайкин, предстоит еще немало изучить в области звукозаписывающей и телевизионной техники.

Беседа четырнадцатая

ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

В чем заключаются принципы частотной модуляции? Почему передачи с частотной модуляцией должны производиться на метровых волнах? Какими преимуществами обладает частотная модуляция по сравнению с классической амплитудной модуляцией? Как осуществляется частотная модуляция в передатчиках? Все эти вопросы обсуждаются в этой беседе.

Сколько передатчиков может работать в каждом диапазоне волн?

Незнайкин. — В мой день рождения родители сделали мне подарок, который привел меня в восторг: чудесный переносный радиоприемник довольно больших размеров. Он имеет три диапазона: ДВ, СВ и УКВ. Третий диапазон обозначен буквами ЧМ, смысла которых я, по правде говоря, не понял, а на шкале для настройки обозначены частоты от 65,8 до 73 МГц. Я рассчитал, что эти частоты соответствуют волнам длиной от 4,56 до 4,11 м. Это ужасно узкий диапазон. И тем не менее мне удалось принять передачи нескольких станций. Самое любопытное то, что эти передачи отличаются изумительной чистотой звучания.

Любознайкин. — Буквы ЧМ обозначают, что передачи в этом диапазоне ведутся с частотной модуляцией. По сравнению с амплитудной модуляцией (AM), используемой на длинных и средних волнах, частотная модуляция обеспечивает более высококачественное воспроизведение принимаемых программ.

Но прежде чем приступить к объяснению, я хочу отметить, что диапазон, в котором ведутся передачи с ЧМ, совсем не так узок, как ты сказал.

Н. — Мой дорогой друг, я достаточно силен в математике, чтобы утверждать, что интервал между 4,11 и 4,56 составляет всего-навсего 45 см. Тогда как диапазон СВ простирается от 185 до 580 м, что составляет почти 300 м. Я уже не говорю о диапазоне ДВ, растянувшемся на 800 м.

Л. — Мне хотелось бы, чтобы ты иначе рассматривал длину волн. Давай произведем некоторые расчеты.

Помнишь, что объяснял мой дядюшка относительно ширины полосы частот при AM? Полоса передаваемых звуковых частот ограничена 4500 Гц. Она образует по обе стороны несущей волны полосы модуляции шириной 4500 Гц. Это означает, что каждая передача с AM занимает в общей сложности полосу частот шириной 9 кГц.

Н. — Я помню. По этой причине частоты несущих волн передающих станций разнесены на 9 кГц.

Л. — Совершенно верно. Сможешь ли ты подсчитать, сколько станций с разнесенными таким образом частотами может уместиться в диапазоне ДВ, занимающем полосу частот от 150 до 350 кГц?

Н. — Рассчитать легко. Ширина диапазона составляет 200 кГц. Разделив эту величину на 9 кГц, я определил, что в этом диапазоне волн могут работать 22 передатчика.

Л. — А теперь проделай эти же расчеты для диапазона СВ, частоты которого находятся в пределах от 500 до 1650 кГц.

Н. — Хорошо. Здесь располагаем полосой 1150 кГц. Если я разделю это число на 9, то получу почти 128. Вот какое количество станций может одновременно работать в диапазоне СВ на различных частотах несущих волн.

А теперь и без просьбы с твоей стороны я проделаю эти же расчеты для диапазона ЧМ, имеющего частоты от 65,8 до 73 МГц. Ширина диапазона равна 7,2 МГц, или 7200 кГц. Деление этого числа на 9 дает 800. Просто чудовищно! Я никогда бы не подумал, что на этом пространстве в 45 см можно разместить такое большое количество передатчиков, частоты которых различаются между собой на 9 кГц.