Միկրոէլեկտրոնիկա

Միկրոէլեկտրոնիկա, էլեկտրոնիկայի ճյուղ, որն զբաղվում է տրված հուսալիությամբ, շահագործական, գաբարիտային, էներգետիկ և արժեքային բնութագրերով, տարրային (տեխնոլոգիական) և ֆունկցիոնալ (ֆիզիկական) ինտեգրացման մեթոդներով ռադիոէլեկտրոնային բարդ սարքավորման ստեղծման պրոբլեմներով։ Միկրոէլեկտրոնիկայի առաջացումը XX դ․ 60-ական թթ․ սկզբին պայմանավորված է եղել էլեկտրոնային սարքավորման ֆունկցիաների անընդհատ բարդացումով, չափերի մեծացումով և հուսալիությանը ներկայացվող պահանջների աճով։ Երևան եկան էլեկտրոնային սարքավորման ստեղծման կոնստրուկտիվ-տեխնոլոգիական նոր ուղղություններ՝ դրոշմամոնտաժ, միկրոմոդուլներ, ապա և ինտեգրալային սխեմաներ (պատրաստման խմբային մեթոդների հիման վրա)։ Օգտագործելով պինդ մարմնի և, մասնավորապես, կիսահաղորդիչների Ֆիզիկայի նվաճումները միկրոէլեկտրոնիկայի վերոհիշյալը լուծում է ոչ թե սոսկ էլեկտրոնային տարրերի չափերի փոքրացման ճանապարհով, այլ ստեղծելով կոնստրուկտիվորեն, տեխնոլոգիապես և էլեկտրականորեն կապակցված էլեկտրոնային կառուցվածքներ՝ ֆունկցիոնալ բլոկներ ու հանգույցներ։ Գրանցում, ըստ սկզբունքային սխեմայի, կոնստրուկտիվորեն միավորված են միասնական տեխնոլոգիական պրոցեսով պատրաստված մեծ թվով մանրածավալ տարրեր՝ իրենց էլեկտրական միացումներով։ Այդպիսի պրոցեսը, որ հնարավոր դարձավ կիսահաղորդչային սարքերի ստացման պլանարային պրոցեսի (1959) շնորհիվ, ենթադրում է նույնանման պայմաններում տեխնոլոգիական գործողությունների հաջորդական շարքով միաժամանակ անցած մեծ թվով (մինչև մի քանի հազար) միատեսակ էլեկտրական ֆունկցիոնալ հանգույցների համար նախատեսված սկզբնական ընդհանուր նախապատրաստվածքի (սովորաբար կիսահաղորդչային թիթեղի ձևով) կիրառում։ Մշակման պրոցեսում կիսահաղորդչային նյութի առանձին հատվածներին հաղորդվում են տվյալ հանգույց կազմող տարբեր տարրերի ու դրանց միացումների հատկությունները։ Ստացված մանրածավալ հանգույցը, որ առանձնացվում է թիթեղից և տեղավորվում պատյանի մեջ, կոչվում է ինտեգրալային միկրոսխեմա կամ ինտեգրալային սխեմա (ԻԱ)։

Այսպիսով, միկրոէլեկտրոնիկաում տարր հասկացությունը փոխարինվում է ԻՍ-ով, որը կարող է բաղկացած կինել հինգ և ավելի տարրերից։ Աջից 48 արտանցիչային մետաղախեցեղեն պատյանի մեջ (առանց կափարիչի) տեղադրված առանձին կառուցվածքով բյուրեղ՝ 3, 3X5 մմ չափերով։ Կառուցվածքը պարունակում է 8000 տրանզիստոր։ ԻՍ բնութագրվում է ինտեգրացման մակարդակով և աստիճանով, որոնցից առաջինը որոշվում է ԻՍ կազմող պարզագույն տարրերի թվով, իսկ երկրորդը՝ այդ թվի կարգով (այսպես, 1-ին աստիճան՝ մինչև 10 տարր, 2-րդ աստիճան՝ 10-ից մինչև 100 տարր ևն)։ Այն ԻՍ, որում տարրերի թիվը 100-ից ավելի է, կոչվում է մեծ ԻՍ։ ԻՍ-երի արտադրության մեջ լայն տարածում է ստացել պլանարային-էպիտաքսիալ տեխնոլոգիան, որի հիման վրա պատրաստվում են ինտեգրացման ամենաբարձր մակարդակն ունեցող կիսահաղորդչային ԻՍ-եր դրանք ունեն նաև այն առանձնահատկությունը, որ բոլոր ակտիվ և պասսիվ տարրերն ամփոփված են կիսահաղորդչային բյուրեղի ծավալում։ ԻՍ-ի մեկ այլ տարատեսակը թաղանթային ԻՍ է, որը պատրաստվում է թաղանթային տեխնոլոգիայի հհման վրա (հաղորդիչ և դիէլեկտրիկ թաղանթները շերտածածկում են նույն մեկուսիչ տակդիրը)։ Եթե թաղանթի հաստությունը 1 մմ-ից պակաս է, ԻՍ կոչվում է բարակաթաղանթ, իսկ եթե 1 մմ-ից ավելի է՝ հաստաթաղանթ։ Թաղանթային ԻՍ և դրա վրա մոնտաժված անպատյան կիսահաղորդչային սարքերը միասին կոչվում են հիբրիդային ԻՍ։ Գոյություն ունեն նաև համատեղված ԻՍ-եր, որոնք պատրաստվում են կիսահաղորդչային և թաղանթային տեխնոլոգիայի եղանակներով։ Ներկայումս առավել լայնորեն օգտագործվում են կիսահաղորդչային և հիբրիդային ԻՍ-երը։ ԻՍ-ի բոլոր տեսակներն ըստ ֆունկցիոնալ հատկանիշի բաժանվում են 2 մեծ դասի՝ թվանշանային (տրամաբանական) և գծային։ Թվանշանային ԻՄ կիրառվում է տրամաբանական սարքերում, մասնավորապես, էլեկտրոնային հաշվողական մեքենաներում։ ԻՍ-ի մյուս բոլոր տեսակները, որոնք նախատեսված են հիմնականում էլեկտրական ազդանշանների գծային փոխակերպման համար, պատկանում են գծային ԻՍ-երի դասին։ Միկրոէլեկտրոնիկայի զարգացումն ընթանում է գլխավորապես երկու ուղղությամբ՝ 1․ ԻՍ-ում ինտեգրացման մակարդակի և տեղավորման խտության մեծացում, 2․ ֆիզիկական նոր սկզբունքների ու երևույթների որոնում՝ սխեմատեխնիկական և համակարգատեխնիկական ֆունկցիոնալ նշանակությամբ էլեկտրոնային սարքավորման ստեղծման համար։ Առաջին ուղղությունը հնարավորություն կտա ստանալ ԻՍ-ի մեկ բյուրեղում հարյուր հազարավոր տարրերով (ենթամիկրոնային չափերի) բնութագրվող ինտեգրացման մակարդակ։ Երկրորդ ուղղությունը թույլ կտա հրաժարվել ԻՍ-ի ինտեգրացման մակարդակի հետագա բարձրացումից (կոնստրուկտիվ բարդութ՚ունների պատճառով), պակասեցնել ցրվող հզորությունն ու արժեքը, մեծացնել սարքավորման արագագործությունը և այլն։ Վերջին ուղղությունն ընդհանուր առմամբ ստացել է ֆունկցիոնալ միկրոէլեկտրոնիկ անվանումը, այսինքն՝ համակցված միջավայրերի էլեկտրոնիկա՝ այնպիսի երևույթների օգտագործումով, ինչպիսիք են օպտիկական երևույթները պինդ մարմնում (օպտոէլեկտրոնիկա), էլեկտրոնային հոսքի և ձայնային ալիքների փոխազդեցությունը պինդ մարմնում (ակուստոէլեկտրոնիկա), ինչպես նաև գերհաղորդիչների, սեգնեաոէլեկարիկների հատկությունների օգտագործումով։

ԻՍ-երի մշակման ու արտադրության համար անհրաժեշտ են արտադրական հատուկ շենքեր (օրինակ, վակումային հիգիենայի պահանջների համաձայն, 1 օդում 0, 5 մմ չափերի մի քանի փոշեհատիկից ավելի չպետք է լինի), բարդ ու բազմատեսակ սարքավորում, արտադրության բարձր մակարդակ։ Այս բոլոր գործոնների ապահովումը պայմանավորեց միկրոէլեկտրոնիկայի սկզբնավորումը (60-ական թթ․ 2-րդ կես) և արագ զարգացումը Հայաստանում։ Երկրում թողարկվել են թաղանթային, հիբրիդային և կիսահաղորդչային ԻՍ-եր, ինչպես նաև դրանց արտադրության համար օգտագործվող ստուգիչ-հսկիչ սարքավորման որոշ տեսակներ։

Երևանում գործել է միկրոէլեկտրոնիկայի գիտահետազոտական ինստիտուտն իր փորձնական գործարանով։

Արտաքին հղումներ

• Միջազգային միկրոէլեկտրոնիկայի օլիմպիադա

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 7, էջ 544)։