5 Fabbricazionedei circuiti integrati5.1 Tecnologiapercircuitiintegratimonolitici(microelettronica)5.2 Iprocessiplanari5.3 Fabbricazionedel transistorebipolare5.4FabbricazionedeiFET5.5 TecnologiaCMOS5.6 Diodi monolitici5.7 Ilcontattometallo-semiconduttore5.8 Resistenzepercircuitiintegrati5.9 Condensatoriintegrati5.10Inc.apsulamentodeicircuitiintegrati5.11Caratteristichedeicircuitiintegrati5.12Layoutdicircuitiintegrati
Elettronica Di Millman Pdf Download
Elettronica-perlamaggiorpartedinoiquestaparolarichiamaallamenteunavarietdioggetti,da"chip"ecomputeratransistorietelevisione.Tuttavia,mentreconcordia-mosuglielementispecificichecostituisconol'elettronica,lasuadefinizionesfuggen-te.Neiparagrafiseguentidefiniamol'elettronicacomevieneusatainquestolibro,nonnelsensodeldizionario,mainunamanierachetentaditrasmetterelo spiritoegliaspetticaratteristicidelladisciplina.Abbiamosceltolastoriacomeveicoloperfareci,perchsonoglisforzidegliindividuichehannofornitocontributiinquestocampochedefinisconodavveroladisciplina.
L'elettronica,in sensostretto, la scienzae latecnologiadelmovimentodellecaricheinungas,nelvuotooinunsemiconduttore.danotareGheilmovimentodellacaricaconfinatainunmetallononsiconsideraelettronica.Questastataunadivisionestoricausataagliinizidelventesimosecoloperseparareilgifiorentecampodell'inge-gneriaelettricadalnuovoedemergentecampodell'ingegneriaelettronica.Aqueltempol'ingegneriaelettricatrattavadispositivichedipendevanosoltantodalmovi-mentodeglielettronineimetalli,comeimotori,igeneratori,lelampadineeisistemidicomunicazionemediantefilo(telefonoetelegrafo).Tuttavia,all'avvicinarsidellafinedelventesimosecolo,ladivisionestoricatraingegneriaelettricaedelettronicanonhapilasuafunzioneoriginale.
Oggigliingegnerielettronicicheesercitanolaprofessioneassolvonodiversefunzio-ni(progetto,sviluppo,produzione,ricercaeancheinsegnamento)convarieapplica-zioni.Essisioccupanodisistemimedianteiqualinoipossiamocomunicarel'unoconl'altrointuttoil mondo,tramiteiqualisielaboranograndiquantitdidatietramiteiqualivengonoautomatizzatiprocessiindustrialialtamentecomplessi,edeglielementiusatinellarealizzazioneditalisistemi.Ilcampodell'ingegneriaelettricaincludeanchei dispositivi,circuitiesistemiusatiperlagenerazione,distribuzioneeconversionedell'energiaelettrica.Ilgruppomenzionatonellaprimadelledueprecedentielenca-zionipossiedelaproprietcomunedellaelaborazionedell'informazione;ilsecondopuesserevistocomeelaborazionedell'energia.Questadistinzionetraelaborazionedell'informazioneedell'energiaserveasepararel'elettronicadalrestodell'ingegneriaelettrica.Diconseguenza,vediamochelanaturadelladisciplinadell'elettronicacomprendelequattroC -comunicazione,calcolo,controlloe componenti.
Leoriginidell'ingegneriaelettronicasibasanosulleconquistedapartedigigantidellascienzaqualiAmpre,Coulomb,Faraday,Gauss,Henry,Kirchhoff,MaxwelleOhm.Ilprimousopraticodellorolavoro,nelcontestodellaelettronicamoderna,fulosviluppodeisistemidicomunicazione.Nel1837SamuelMorse,professorediBelleArtipressol'universitdiNewYork,dimostrlavaliditdelsistematelegrafico*.L'importanzadellatelegrafiaelettricaful'introduzionediunmetodoefficacedicodificadell'infor-mazioneinsegnalielettrici.I puntie lelineedelcodiceMorserappresentaronoilprimousodeisegnalidigitali(binari).
DueannidopoPickardusuncristallodi silicioconun"baffodigatto"(unfiloappuntitopressatonelsilicio)comerivelatore.Questofuilprimodiodoasemicondut-tore;tuttavia,essoerainaffidabileefuprestoabbandonato.Cosl'elettronicadeisemiconduttorisembravamorireprematuramentenel1906.
L'invenzionedell'audion(triodo)di DeForestnel1906fuunprimosuccessoneiprimipassidell'elettronica.Infatti,sipucapirefacilmentechel'elettronica,comelaconosciamooggi,nonesisterebbesenzal'invenzionedeltriodo.L'audiondiDeForestconsistevainunterzoelettrodo(lagriglia)inseritotralaplaccaeilcatododellavalvoladi Fleming.La tensionedellagrigliacontrollavailflussodellecarichetraplaccaecatodo.Unpiccolocambiamentonellatensionedellagrigliacausavaunavariazionemaggiorenellatensionedellaplaccae,perquesto,l'audionil primoamplificatore.
Letecnicheusatenellaradiodiffusionevenneroadattateperaltreapplicazioni.Isistemitelefonicifuronotrasformatiinunadelleformepiimportantidicomunicazio-neelettronica.Alorovolta,i circuitisviluppatiperlatelefoniaelettronicafuronolargamenteusatineisistemiradioricevitori.IlRadare ilLoran(apparsidurantelasecondaguerramondiale)utilizzavanolecomunicazioniradiocomeaiutiallanaviga-zionesiaaereachemarittima.Tutteleinnovazionisummenzionaterichieserol'inven-zionedinuovicircuiti.Importanticonquistecomprendevanol'amplificatoreareazionenegativainventatodaBlack(1927),illimitatoreFMeil discriminatoreFM. Un altroimportantesviluppocircuitalefu ilgeneratorea dentedisega,chefornlabasedeitempilineareperiprimioscilloscopieperisistemidideflessionetelevisivi.Moltideisistemidicomunicazionepirecentiutilizzaronosegnalidiscreti(impulsivi)piuttostochesegnalicontinui.Diconseguenza,fusviluppataunavarietdicircuitiimpulsiviperlatemporizzazioneelasincronizzazionenecessarienellatelevisione,nelradarecc.eperlagenerazionediimpulsielamodulazione.Inoltre,inuovisistemidicomunicazio-neoperavanoafrequenzepialteesibasavanosunuovidispositiviamicroonde,comeilklystron,il magnetrone i tubia ondaprogressiva(TWT).
Lostudiodeimateriali,inparticolarel'applicazionedellameccanicaquantisticaaisolidi,condusseanuovidispositiviepitardiall'invenzionedeltransistore.Itrasdutto-ri,dispositivimediantei qualila luce,ilsuono,lapressione,la temperaturaealtrevariabilisonoconvertiteinsegnalielettricieviceversa,vennerointrodottiperbenefi-daredeivantaggioffertidall'elettronica.
Gli anni'50furonoundecennioditransizione.Segnaronolafinedellosviluppodisistemicontubiavuotosofisticatiel'iniziodell'eradeltransistore.Oggiilcampodominatointeramentedaidispositiviasemiconduttore,eccezionefattaperleapplica-zioniadaltatensioneealtapotenza.In verit,itubiavuotosonostatipraticamenteeliminatidatuttiiprogrammidistudiodi ingegneriaelettronica.
L'etdell'elettronicadeisemiconduttoriinizinel1948conl'invenzionedeltransisto-re.Tuttavia,questaeraebbeoriginedallavorosvoltoin precedenza,tra il 1920eil1945.Durantequestoperiodo,lostudiodelleproprietelettromagnetichedi semicon-duttoriemetallierastatoprincipalmentecompetenzadeifisici.NotevolicontributifuronodovutiaBlock,Davydov,Lark-Horovitz,Mott,Schottky,Slater,Sommerfeld,VanVleck,Wigner,Wilsonealtrinelleuniversitdituttoil mondo*.Cifuronoanchetentatividifabbricaredispositivielettroniciastatosolido.LillienthaleHeil,neglianni'30ricevetteroun brevettociascunoper dispositividiamplificazioneallostatosolidochefuronoiprecursorideltransistoreagiunzioneediquelloaeffettodicampoMOS(FET).Tuttavia,questidispositiviavevanoprestazionipocosoddisfacenti;apparente-mentenonsenecomprendevalanecessite,contuttaprobabilit,neppurel'inventorepotevaspiegarelateoriaallabasedel dispositivo.
Le industrieelettronichesipossonodividereinproduttricidi chipeutilizzatricidichip.Le produttricidicircuitiintegraticostituisconoil settorepiimportantedelleindustriedicomponenti,mentreleutilizzatricidichipsonomoltospessoleaziendecheproduconoapparecchiaturepercomunicazioni,dicontrolloecalcolatori.Dall'inven-zionedeicircuitiintegrati,molteinnovazionihannocontribuitoallacrescitadellamicroelettronica.Parecchiediquestesonodescrittenellaparterimanentedi questoparagrafo.
Dagliinizideglianni'60quandosoltantoalcuneaziendeproducevanocircuitiintegrati,l'industriasisviluppataincredibilmente.Peresempio,nellaSiliconValley*siformarono24nuoveindustriedimicroelettronicatrail1967eil 1969soltanto.Versoil 1984oltre100dittenegliStatiUnitieranooccupatenellaproduzionedi circuitiintegrati.
Questeindustriehannogradualmenteadottatodispositivielettroniciallostatosolido.Oraquasitutteleapparecchiaturesonotransistorizzate,eccettoquellechelavoranoadaltatensioneoaltapotenza.Sonoutilizzatisiatransistoridiscretisiacircuitiintegrati.Icomponentidiscretivengonousatisoprattuttoinapplicazioniamediatensioneo nelcasodi applicazionidipotenzacheincludonounaelettronicaditipotradizionale"industriale"odiconsumo(stadidiuscitaaudio,sistemidiaccensionedell'automobile,interruttoridipotenzaperunitnastro,alimentatoriecc.).Icircuitiintegratisonoutilizzatipermoltissimealtreapplicazioni.
L'industriadellecomunicazionicambiatadrasticamenteacausadellamicroelet-tronica.Nel1970latrasmissionedaticostituivaunapiccolissimafrazionedelvolumetotaledituttelecomunicazioni.Dal1980,tuttavia,latrasmissionedigitalehaeguaglia-toosuperatolatrasmissioneanalogica.L'adozionediffusadellatrasmissionePCMpuesseredirettamenteattribuitaallamicroelettronica.Isistemitelefonicioggiimpieganocircuitiintegratidigitaliperlacommutazioneelamemoria.Filtriattivisiaperlavocesiaperlarivelazionedeitonineisistemidiselezioneamultifrequenzasonorealizzaticoncircuitiintegratianalogici.Ovviamente,isatellitiperlecomunicazionidivenneropossibiliedeconomicamentecompetitivigrazieallamicroelettronica.
Analogamente,l'industriadeicontrollistatafortementeinfluenzatadall'introdu-zionedell'elettronicadeisemiconduttori.Inalcuneareetradizionali,qualii controllidivelocitpermotori,iraddrizzatoriegliinverterdipotenza,ildiodocontrollato(SCR),undispositivobipolareatregiunzioni,hasostituitoilthyratron.All'iniziodell'eradeltransistore,nelcontrollonumericodellemacchineutensilivennerousatipiccolicalco-
L'introduzionedeimicroprocessori,dei microcomputere di altricircuitiintegratidigitalihaportatoaglistrumenti"intelligenti"eaunavarietin continuoaumentodisistemidigitalidi controllo.Con lamicroelettronica,icalcolatorisonodiventaticom-ponentiintegrantideisistemidicontrollo.
Laconseguenzapisensazionaledellacrescitadellamicroelettronicastatalaveraepropriacreazionediun'industriacompletamentenuova- lamodernaindustriadeicalcolatori.Mentreoriginariamenteilcalcolatoreelettronicosi basavasultuboavuoto,l'impattodellatecnologiaasemiconduttorefusentitoimmediatamente.
L'impattodellamicroelettronicavenneespressoinmodoassaiefficacedaNoycenel1977:"Ilmicrocalcolatoredioggi,checostacirca300dollari,haunacapacitdicalcolomaggioredelprimogrossocalcolatoreelettronico,l'ENIAC.Esso20voltepiveloce,haunamemoriapigrande,migliaiadivoltepiaffidabile,consumalapotenzadiunalampadinaanzichquelladiunlocomotore,occupa1/30000delvolumeecosta10000voltemeno.disponibilesuordinazionepercorrispondenzaopressoilvostronegoziodihobbystica". 2ff7e9595c
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