Гетероструктурные солнечные панели

Рыночные перспективы гетероструктурных (HJT) модулей – интрига солнечной энергетики

Фотоэлектрическая солнечная энергетика сегодня стала ведущим сектором мировой электроэнергетики по объемам привлекаемых ежегодно инвестиций (~$150 млрд в год) и вводимых мощностей (>100 ГВт в год).

Лидирующие позиции сектора были достигнуты благодаря, в том числе, непрерывному потоку инноваций. Учёные и промышленники ежедневно пытаются снизить материалоемкость и эффективность продукции и производственных процессов.

Неудивительно, на рынке появляются всё новые типы солнечных модулей, отличающиеся повышенной эффективностью по сравнению со среднерыночным уровнем.

Одним из типов такой эффективной продукции являются гетероструктурные модули (HJT – HeteroJunction Technology). Иногда их еще называют SHJ (Silicon heterojunction), подчеркивая, что речь идёт о кремниевых солнечных элементах. Полное название технологии: «Heterojunction with intrinsic thin-layer technology» — буквально «технология гетероперехода с внутренними тонкими пленками». Под «тонкими пленками» подразумевается слой аморфного кремния, который «добавляется» к пластинам n-типа из монокристаллического кремния.

Посмотрим на базовую тенденцию в технологиях производства солнечных модулей. Если со второй половины нулевых годов основным, занимавшим большую рыночную долю, материалом для производства модулей являлся поликристаллический (мультикристаллический) кремний, то сегодня очевиден переход к более эффективным монокристаллическим солнечным элементам, которые в ближайшее время практически полностью вытеснят конкурента с мирового рынка:

Эта тенденция подтверждается производственным планами промышленников. Например, крупнейший производитель в мире, китайская JinkoSolar, в своей презентации для инвесторов за 3 квартал 2019 года прямо указывает, что, если в 2018 году на поликристаллические модули приходилось 56% выпуска его продукции, то в 2020 году 99% будет приходиться на «высокоэффективные» монокристаллические солнечные панели.

На мировом рынке доминирующей технологией сегодня становятся PERC (passivated emitter and rear cell) солнечные элементы из монокристаллического кремния, отличающиеся повышенной эффективностью. Ещё в 2014 году годовой объем выпуска солнечных ячеек моно-PERC p-типа в мире не превышал 1 ГВт. По оценке экспертов PV-Tech, в 2019 году он превысит 60 ГВт, то есть технология станет основной (по объемам производства/продаж).

Технологии семейства PERx (включая PERC, PERT, PERL) будут господствовать на рынке в ближайшие десять лет, с этим согласно большинство специалистов. В то же время, как показано на следующем графике из ITRPV, пожалуй, основного ежегодного доклада по технологиям солнечной энергетики, рыночная доля гетероструктурных SHJ элементов будет однозначно расти:

В краткосрочной перспективе, к 2023 году, как показывает прогноз PV InfoLink, глобальные производственные мощности по выпуску HJT продуктов вырастут до 15 ГВт:

Очевидно, что HJT и PERC сегодня становятся основными массовыми эффективными технологиями, которые конкурируют по соотношению стоимости и эффективности.

Как показывает тот же ITRPV, потенциал роста эффективности у HJT ячеек однозначно выше, чем у семейства PERx:

В текущем году неоднократно отмечались всё новые и новые рекорды эффективности PERC-элементов. Поэтому одним из возможных сценариев развития рынка некоторые эксперты считают более быстрое распространение PERC-технологий и более медленное расширение рыночной доли HJT в ближайшие годы (более дешевые, но эффективные PERC снизят стимулы для инвестиций в HJT). Однако существуют некоторые технологические нюансы, которые мешают технологии PERC реализовать потенциал своей высокой эффективности на рынке. В частности, можно упомянуть так называемую LeTID деградацию (Light and elevated Temperature Induced Degradation), вызываемую светом и повышенной температурой.

Сегодня специалисты всё чаще рассуждают о технологиях «после PERC», поскольку последняя приближается к пределу возможных усовершенствований. Одной из таких «ближайших» технологий является HJT.

Одним из препятствий быстрого распространения HJT продукции считается более высокая цена кремниевых пластин n-типа. Однако, как показывают последние данные, разница в цене между пластинами p- и n-типа снизилась до всего 5% (R. Kopecek, Life after PERC, SNEC Shanghai, June 4, 2019).

Другим препятствием для расширения HJT является более высокая стоимость производственных линий. Капитальные инвестиции в фабрику на единицу выпускаемой продукции (скажем, на 100 МВт) у HJT могут быть в три раза выше, чем у PERC.

Этот недостаток отчасти смягчается тем, что процесс производства HJT элементов состоит из меньшего числа этапов:

Высокая стоимость оборудования повышает порог входа на рынок, увеличивает степень риска для инвесторов.

В то же время, по экспертным оценкам, более высокие затраты на промышленные линии лишь в незначительной степени сказываются на стоимости конечной продукции (см., например, Solving all bottlenecks for silicon heterojunction technology, Photovoltaics International Volume 42). Речь идёт о росте стоимости на приблизительно 1 американский цент за ватт.

Более высокая стоимость компенсируется рядом преимуществ гетероструктурных солнечных модулей. Их отличает низкий температурный коэффициент (при повышении температуры модуля выработка снижается в меньшей степени, чем у обычных кремниевых солнечных панелей), отсутствие деградации типов PID (Potential induced degradation) и LID (Light Induced Degradation), легко реализуемая двусторонность ячеек, обеспечивающая более высокую выработку, чем у двусторонних модулей PERC, а также уже упомянутая высокая эффективность преобразования.

По расчётам Becquerel Institute (2019), несмотря на более высокие удельные капитальные затраты, стоимость единицы энергии, вырабатываемой объектом, оснащенным модулями HJT, может быть ниже, и на приличную величину:

Поэтому HJT «cчитается ультраэффективной технологией следующего поколения с наибольшим промышленным потенциалом» (Becquerel Institute).

На мировом рынке представлено пока относительно небольшое число производителей HJT элементов и модулей (Panasonic, REC, Risen Energy…). В этом ряду стоит и российская группа компаний «Хевел», имеющая свой научно-технический центр, и выпускающая 250 МВт гетероструктурных модулей в год, которые пользуются спросом и за рубежом.

Микроморфные солнечные модули Хевел | Солнечные батареи

Компания «Энергии солнца» является эксклюзивным поставщиком микроморфных фотоэлектрических солнечных модулей в Краснодарском крае, изготовленных по тонкоплёночной технологии.

Эти модули производятся компанией ООО «Хевел» на производственных мощностях безусловного лидера этой отрасли, фирмы «Oerlikon Solar» (Швейцария).

Изобретение и внедрение принципиально нового по своему строению фотоэлемента, стало возможным после изучения опыта эксплуатации солнечных элементов на основе аморфного кремния и разработке способа нанесения слоя кристаллического кремния нанометровой толщины. В результате инновационные фотоэлектрические модули представляют собой гетероструктурную конструкцию, в которой на базовый слой аморфного кремния, наносится слой кристаллического кремния, толщиной 25 нанометров. При этом, целенаправленное изменение ориентации атомов в структуре кристаллической решётки, приводит к уникальному эффекту прозрачности наноморфного кремния, для видимых лучей спектральной области света, но на порядок увеличивает его возможность преобразовывать инфракрасное излучение.

Всё вместе это приводит к повышению КПД на 30% по сравнению с моно- и поликристаллическими модулями, уменьшению нагрева самих модулей и расширению рабочих диапазонов температур.

Преимущества микроморфных солнечных модулей «Хевел»:

1. Ощутимое снижение стоимости. Фотоэлементы, созданные из аморфного кремния, по технологии «тонкой плёнки», в процессе производства используют революционные технологии 3D печати и их себестоимость при значительных объёмах существенно снижается.

2. Модули «Хевел»лишены производственного брака. Любой человек понимает, что делать такое заявление можно только имея веские аргументы. Но этот аргумент всего один. При производстве модулей «Хевел» была принципиально изменена технология самого процесса. Если остальные фотоэлементы производятся в условиях глубочайшего вакуума и космической стерильности, то для создания модулей «Хевел» применяется принципиально другая технология. Создать условия глубочайшего вакуума и идеальной стерильности крайне трудно. Но гораздо затратнее поддерживать их на должном уровне продолжительное время. Любое нарушение ведёт к браку в процессе производства. Поэтому при создании модулей «Хевел» прибегли к качественно иному методу, который можно сравнить с печатью на специальном принтере. Но вместе с принципиальным отсутствием производственного брака, революционно, на 3 (!) порядка, возросла скорость производства.

3. Растущая продолжительность эффективной эксплуатации. Дело в том, что технология, используемая при производстве модулей «Хевел» исключительно новая, прорывная. Самые первые образцы, созданные с использованием технологии «тонкой плёнки», были произведены в лабораториях НАСА 15 лет назад. По сведениям из официальных источников, эти элементы до сих пор работают в режиме повышенной эксплуатационной нагрузки и демонстрируют уникальные результаты.

4. Принципиальное изменение требований к условиям энергоэффективной эксплуатации. К этому привели новые свойства модулей созданных по технологии «тонкой плёнки»:

• Увеличение диапазона температур работы панелей «Хевел» в энергоэффективном режиме более чем на 35%. Такой невиданный прорыв позволил повысить более чем на треть выработку электроэнергии в летний период при использовании фотоэлектрических модулей «Хевел» аналогичной площади.
• Отличное поглощение крайних областей спектра видимого света повысило энергоэффективную работу модулей «Хевел» в условиях частичной и полной затенённости. По сравнению с моно- и поликристаллическими модулями, панели «Хевел» производят на 38% больше энергии при частичном затенении.

• Поверхностное загрязнение не критично снижают эффективность работы модулей «Хевел». Производство солнечных элементов по технологии «тонкой плёнки», использует принципиально новые материалы, которые способные эффективно работать при рассеянном свете. И если снижение эффективности работы моно- и поликристаллических батарей даже при малой загрязнённости было катастрофичным, то для модулей «Хевел» заметить понижение мощности можно только на приборах.

5. Использование в дизайнерских решениях. Применение при производстве фотоэлектрических модулей «Хевел» новейших материалов обладающих удивительными эксплуатационными качествами, открывает широчайшую дорогу в мир наружной отделки и уличных композиций. Модули «Хевел» можно интегрировать в любой вид отделки дома или садового участка. Есть прекрасная возможность скрытого монтажа путём встраивания их в элементы отделки здания (замена окон, остекление стен, и т.п.).
 
6. Удобство при монтаже. По сравнению с моно- и поликристаллическими модулями, панели «Хевел» не требуют соблюдения определенного угла наклона (30-50 градусов) при монтаже и могут размещаться как в вертикальной так и в горизонтальной плоскости.

7. Большая эффективность — скорейший возврат инвестиций. 

Производитель гарантирует снижение мощности в течении первых 10 лет эксплуатации не более чем на 10%. И не более чем на 20% за 25 лет непрерывного использования. На все модули имеются сертификаты Евросоюза и России.

Группа компаний «Хевел» поставила швейцарскому подразделению Coca-Cola двусторонние солнечные модули

Модули уже установлены на крыше одного из заводов Coca-Cola в коммуне Вальс. Это первый объект солнечной генерации на двухсторонних солнечных модулях, сданный в коммерческую эксплуатацию в Европе. 

Двухсторонние гетероструктурные солнечные модули, ориентированные с востока на запад, позволяют сместить пик выработки с полудня на утренние и вечерние часы, а также вырабатывают до 30% больше электроэнергии в течение всего жизненного цикла по сравнению с односторонними модулями. 

Двусторонние модули стали одним из главных трендов на рынке PV-технологий: в 2018 году их доля на рынке достигла 20% и сейчас она продолжает расти. Гетероструктурная технология является наиболее оптимальной для использования в двусторонних модулях, так как коэффициент двусторонности ячеек «Хевел» превышает 90%, что значительно выше показателей прочих PV-технологий, включая одно из наиболее распространённых на сегодняшнем рынке технологию PERC, у которой коэффициент двусторонности обычно достигает 70%. Это значит, что тыльная сторона гетероструктурных модулей «Хевел» вырабатывает практически столько же электроэнергии, что и лицевая. 

«Использование двусторонних гетероструктурных модулей в коммерческих проектах свидетельствует о том, что владельцы солнечных установок при выборе технологии всё больше ориентируются на конечную себестоимость производимой электроэнергии в течение всего жизненного цикла модулей. Гетероструктурные двусторонние модули являются одними из самых эффективных с этой точки зрения и позволяют достичь максимально быстрого возврата инвестиций», – сообщил Игорь Шахрай, генеральный директор группы компаний «Хевел».

Начиная с 2018 года солнечные элементы и модули «Хевел» поставляются в страны Европы и азиатского региона. В 2019 году завод «Хевел» начал производство двухсторонних солнечных модулей по гетероструктурной технологии и компания вышла на рынок Казахстана – портфель проектов солнечной генерации, которые будут построены с использованием российского оборудования до 2022 года в Казахстане составляет 238 МВт.

Устройство солнечной батареи. Теория

Состав и устройство солнечной батареи, ее элементов определяют эффективность выработки энергии готовым изделием. В настоящее время, для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, mc-Si & кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs). Ниже будут даны краткие описания каждой из них.

Солнечные батареи основе кремния

Солнечные батареи (СБ) на основе кремния составляют на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей. Исторически это обусловлено тем, что при производстве СБ на основе кремния использовался обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, основной «рабочей лошадкой» которой также является кремний. В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями. Кроме того, кремний – один из самых распространенных элементов земной коры и составляет по разным данным 27-29% по массе. Таким образом, нет никаких физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.

Различают два основных типа кремниевых СБ – на основе монокристаллического кремния (crystalline-Si, c-Si) и на основе мультикристаллического (multicrystalline-Si, mc-Si) или поликристаллического. В первом случае используется высококачественный (и, соответственно, более дорогой) кремний выращенный по методу Чохральского, который является стандартным методом для получения кремниевых пластин-заготовок для производства микропроцессоров и микросхем. Эффективность СБ изготовленных из монокристаллического кремния составляет обычно 19-22%. Не так давно, фирма Panasonic заявила о начале промышленного выпуска СБ с эффективностью 24,5% (что вплотную приближается к максимально возможному теоретически значению ~30%).

Во втором случае для производства СБ используется более дешевый кремний произведенный по методу направленной кристаллизации в тигле (block-cast), специально разработанного для производства СБ. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен. Подобные неидеальности кристаллической структуры (дефекты) приводят к снижению эффективности – типичные значения эффективности СБ из mc-Si составляют 14-18%. Снижение эффективности данных СБ компенсируется их меньшей ценой, так что цена за один ватт произведенной электроэнергии оказывается примерно одинаковой для солнечных панелей как на основе c-Siтак и mc-Si.

Тонкопленочные солнечные панели

Возникает вопрос – зачем разрабатывать другие типы модулей, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты? Очевидный ответ - чтобы добиться еще большего снижения стоимости и улучшения технологичности и эффективности, по сравнению с обычными c-Si и mc-Siсолнечными батареями.

Дело в том, что обычные кремниевые фотоэлектрические модули наряду с преимуществами, перечисленными выше, обладают и рядом недостатков. Кемний из-за своих особых электрофизических свойств (непрямозонный полупроводник) обладает довольно низким коэффициентом поглощения, особенно в области инфракрасных длин волн. Таким образом, толщина кремниевой пластины для эффективного поглощения солнечного излучения должна составлять довольно внушительные 100-300 мкм. Более толстые пластины означают больший расход материала, что ведет к удорожанию СБ.

В то же время, прямозонные полупроводники на вроде GaAs, CdTe, Cu(InGa)Se2, и даже некоторые модифицированные формы Si, способны поглощать требуемое количество солнечной энергии при толщине всего в несколько микрон. Открывается заманчивая перспектива сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергии, которой требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника. Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников – в отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si– является их способность не снижать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую даже в условиях рассеянного излучения (облачный день или в тени).

Исследования СБ на основе теллурида кадмия (CdTe) начались еще в 1970х годах ввиду их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов. А первое широкое применение «на земле» подобные СБ нашли в качестве элементов питания карманных микрокалькуляторов.

Данные элементы представляют собой гетероструктуру из тонких слоев p-CdTe / n-CdS (суммарная толщина 2-8 мкм) напыленных на стеклянную подложку (основу). Эффективность современных фотоэлектрических элементов данного типа равняется 15-17%. Основным (и фактически единственным) производителем СБ на основе теллурида кадмия является американская фирма FirstSolar, которая занимает 4-5% всего рынка.

К сожалению, есть проблемы с обоими элементами входящими в состав соединения CdTe. Кадмий – это экологически вредный тяжелый метал, который требует особых методов обращения и ставит сложный вопросутилизации старых изделий. В виду этого, законодательство многих стран ограничивает свободную продажу гражданам СБ этого типа (строятся только масштабных солнечных электростанций под гарантии утилизации от фирмы производителя). Второй элемент – теллур, довольно редко встречается в земной коре. Уже в настоящее время более половины всего добываемого теллура идет на изготовление солнечных панелей, а перспективы нарастить добычу – довольно призрачны.

Солнечные батареи на основе соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2 (иногда обозначаются как CIGS) являются новичками на рынке солнечной энергетики. Несмотря на то, что начало исследований элементов этого типа было положено еще в середине 70х, в настоящее время коммерческий выпуск в боле-менее солидных масштабах ведет всего лишь фирма SolarFrontierKKиз Японии. Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых (удачных!) случаях их эффективность может достигать 20%.

Несмотря на отсутствие экологически вредных элементов в составе этого соединения, значительному расширению производства данных солнечных модулей в будущем угрожает дефицит индия. Ведутся исследования с целью заменить дорогой In на более дешевые элементы и может быть скоро появятся новые изделия на основе соединения Cu2ZnSn(S,Se)4.

Фотоэлектрические модули на основе аморфного кремния a-Si:H. Тонкопленочные солнечные батареи могут быть построены также и на основе хорошо известного кремния, если удастся каким-либо образом улучшить его способности к поглощению солнечного света. Применяются две основные методики:

- увеличить путь прохождения фотонов посредством многократного внутреннего переотражения;

- использовать аморфный кремний (a-Si), обладающий гораздо большим коэффициентом поглощения чем обычный кристаллический кремний (с-Si).

По первому пути пошла австралийская фирма CSGSolarLtd, разработавшая СБ с эффективностью 10-13% при толщине слоя кремния всего 1,5 мкм. По второму – швейцарская OerlikonSolar (которую сейчас перекупили японцы), создавшая комбинированные солнечные панели на основе слоев аморфного и кристаллического кремния a-Si / с-Si эффективность которых также составляет 11-13%. Своеобразной особенностью СБ из аморфного кремния является снижение эффективности их работы при понижении температуры окружающего воздуха (у всех остальных - наоборот). Так, фирма производитель рекомендует устанавливать данные модули в странах с жарким климатом.

Концентраторные солнечные модули

Наиболее совершенные и самые дорогие на сегодняшний день солнечные модули обладают эффективностью фотоэлектрического преобразования до 44%. Они представляют собой многослойные структуры из разных полупроводников последовательно выращенных друг на друге слой за слоем. Наиболее успешной является структура состоящая из трех слоев:  Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAsи GaInP. Благодаря тому, что в подобной комбинации каждый отдельный полупроводниковый слой поглощает наиболее эффективно свой определенный диапазон солнечного спектра (определяемый шириной запрещенной зоны полупроводника), достигается наиболее полное поглощение солнечного света во всем диапазоне длин волн, недостижимое для СБ состоящих из одного типа полупроводника. К сожалению, процесс изготовления подобных многослойных полупроводниковых слоев очень сложен технически и, как следствие, весьма дорог.  

Если солнечные батареи стоят очень дорого, фокусировка солнечного излучения на меньшей площади СБ может применяться как эффективный способ снижения финансовых затрат. Например, собрав при помощи линзы солнечный свет с 10 см2 и сфокусировав его на 1 см2 солнечной батареи, можно получить тоже количество электроэнергии, что и от элемента площадью 10 см2 без концентратора, но экономя при этом целых 90% площади! Но при этом, набор подобных ячеек (солнечная батарея + линза) должен быть смонтирован на подвижной механической системе, которая будет ориентировать оптику в направлении солнца в то время как оно движется по небу в течении дня, что увеличивает стоимость системы.

В настоящее время экономически оправдано использовать подобные дорогие концентраторные солнечные модули только в тех странах и регионах земного шара, где круглый год имеется в достатке прямое солнечное излучение (рассеянное излучение не может быть сфокусировано линзой). Так, французская фирма-производитель концентраторных СБ SOITEC устанавливает свои СБ в Калифорнии, ЮАР, на юге Франции (Прованс), в Испании.  

Органические солнечные батареи и модули фотосенсибилизованные красителем

Но есть и новый тип тонкопленочных солнечных батарей, такой как сенсибилизированные красителем солнечные элементы, которые работают на совершенно ином принципе, чем все модули рассмотренные выше, на принципе больше напоминающем фотосинтез у растений. Но их пока нет в коммерческой продаже.

 

Трушин М.В. Ph.D

 

 

 

 

КПД солнечных батарей подбирается к верхней границе – Наука – Коммерсантъ

Совокупная установленная мощность солнечных модулей на Земле за последние десять лет возросла более чем в 15 раз, достигнув 700 ГВт. Но этот сегмент энергетики совсем небольшой — в 2020 году солнечные панели на Земле произвели всего около 3% мирового электричества. А десять лет назад было на порядок меньше — около 0,2%.

В 1883 году американский инженер Фриттс создал прототип солнечной батареи из позолоченного селена с КПД 1%.

Итальянский ученый армянского происхождения Джакомо Чамичан в 1912 году представил проект своей солнечной батареи.

В 1930-х годах в СССР сернисто-таллиевые фотоэлементы были созданы под руководством академика Абрама Иоффе.

Близкие к современным солнечные батареи на основе кремниевых полупроводников впервые изготовили в компании BellLaboratories. КПД их батарей составлял всего 4%. Тем не менее и с такими батареями в 1958 году в космос отправился американский спутник Vanguard 1. В том же году полетел в космос советский «Спутник-3» с кремниевыми солнечными батареями на борту.

Коэффициент полезного действия (КПД) серийных промышленных солнечных батарей (оснащенных электроникой кремниевых модулей) за последние 10–15 лет вырос от 16% до 20%, а в лабораторных экземплярах (не инкапсулированных элементах) — до 24–26%. Теоретический предел кремниевых монокристаллических батарей — 29,4%. Этот тип солнечных элементов по-прежнему остается самым популярным, как и десятки лет назад. Он занимает около 95% современного рынка фотовольтаических элементов для преобразования солнечной энергии.

Самые «солнечные» страны

Оценивать развитие солнечной энергетики в среднем на планете очень непросто. В одних странах ее нет совсем, в других она присутствует чисто символически, зато в некоторых уже составляет заметную долю от общей выработки энергии. Лидером в этой области, несомненно, является Китай, где с 2010 по 2020 год суммарная номинальная электрическая мощность всех модулей источников преобразования солнечной энергии составила 253 ГВт. Это в полтора раза больше, чем во всех странах ЕС, вместе взятых. Почти вчетверо меньше составляет установленная мощность солнечных элементов, появившихся за тот же период в США (73,8 ГВт) и Японии (67 ГВт). Недалеко от них Германия (53,8 ГВт), Индия (39 ГВт), Италия (21,6 ГВт), Австралия (17 ГВт), Вьетнам (16,5 ГВт), Франция (11,7 ГВт). Остальные страны, включая солнечные Бразилию и Таиланд, произвели за десять лет оборудования с номинальной мощностью солнечных электростанций менее 10 ГВт, а некоторые, например Аргентина,— менее 1 ГВт. Докладывая о развитии сектора солнечной энергетики, эксперты редко прибегают к абсолютным значениям, поскольку в большинстве государств эти цифры выглядят очень невыгодно. Чаще всего называют рекордные темпы роста, которые действительно такими являются во многих государствах. Так, например, с 2015 года Россия увеличила выработку энергии на солнечных элементах в 14 раз — с 0,1 ГВт до 1,4 ГВт. Причем только за 2020 год это значение выросло на 39% (с 1,1 ГВт до 1,4 ГВт). Цифры пока крошечные, зато темпы отличные.

Солнечные элементы монокристаллического типа (тонкие пластины из куска кремния) — надежные, «кондовые», долговечные, со своими очевидными плюсами и минусами. Недолгое время они проигрывали в цене тонкопленочным солнечным элементам, где слои из аморфного (без кристаллической структуры атомов) кремния, нанесенного на обычное стекло или другую подложку. Но КПД таких элементов составлял всего 10%, а цены на монокристаллический кремний снижались, и вскоре тонкопленочные солнечные элементы заняли свою небольшую нишу — дешевый сегмент легких мобильных батарей, например, для подзарядки телефонов на природе. Основной упор по усовершенствованию технологии в качестве перспективной зеленой альтернативы углеводородным топливам сегодня делается на монокристаллическую технологию, где центральный элемент представляет собой тонко нарезанные пластины-слайсы из цельного кремниевого «бруска».

Весь покрытый пленками

Лаборатории экспериментируют с разными соединениями, каждое со своими преимуществами и недостатками. Получая превосходный результат по одним параметрам, исследователи неизбежно проигрывают по другим, и этот бесконечный процесс борьбы за техническое превосходство при сохранении экономической целесообразности похож на мировую гонку — кто быстрее и дешевле придумает оптимальное решение. Сейчас основная ставка в этой гонке — на гетероструктуры. Они относятся к подложечным устройствам, поскольку в них в качестве подложки используется пластина монокристаллического кремния. Она покрыта с обеих сторон множественными пленками из разных материалов, у каждого из которых своя функция. Обычно с обеих сторон монокристалла тонкие пленки из аморфного кремния. Кристаллический и аморфный кремний — это два материала с различной структурой, отсюда и термин «гетеро».

«Счет в индустрии в терминах эффективности идет на единицы и даже на десятые доли процента. В качестве примера — увеличение средней эффективности солнечной панели стандартного размера с 15% до 20% привел к росту ее номинальной мощности с 250 Вт до 370 Вт, то есть в полтора раза»,— объяснил кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН Александр Замчий взаимосвязь «небольших» побед по увеличению КПД солнечного элемента с революционными практическими результатами.

Александр работал над повышением эффективности солнечных элементов в Институте энергетических исследований исследовательского центра Юлиха в Германии в рамках стажировки по стипендии DAAD в составе большой международной группы. Работа, опубликованная в NatureEnergy, выполнена с коллегами из Нидерландов, России, Китая и Эквадора. Исследователям удалось выяснить, что слои из карбида и диоксида кремния, используемые в качестве лицевой пленки-контакта для солнечных элементов из монокристаллического кремния, могут сочетать исправление абсолютно большей части структурных дефектов, которые снижают проводимость поверхности кремниевой пластины и обеспечивают высокую оптическую прозрачность.

Прозрачнее невидимого

Пластина кремния толщиной 200 микрон (производители стараются сделать потоньше, чтобы снизить себестоимость) — это моноструктура, в которой происходит поглощение фотонов (частиц света) и рождение носителей заряда. Пока промышленность (в основном китайская) улучшает качественные характеристики серийной продукции, ведущие лаборатории мира заняты экспериментами с совершенно новыми подходами к архитектуре солнечных элементов. Три главных параметра, за которые ведется упорная борьба,— прозрачность, проводимость и пассивация лицевых тонкопленочных покрытий. Ученые подбирают сочетания материалов, покрывая ими пластину монокристалла кремния с разных сторон.

Например, за счет пленок полупроводника с обеих сторон кристалла ученые научились корректировать дефекты на поверхности кристалла кремния, где в кристаллической решетке часто не хватает атома кремния, что затрудняет протекание тока. Пленочные покрытия из различных полупроводниковых соединений прекрасно решают эту проблему — физики называют пассивацией эффект «коррекции» проводимости монокристалла с помощью пленок. Для пассивации на лицевой (верхней) стороне панели солнечного элемента исследователи использовали вместо традиционного аморфного кремния пленку из диоксида и двухслойного карбида кремния, где один слой — с высоким содержанием водорода (гидрогенизированный). Тонкий слой (1,5 нм) из диоксида кремния (стекло) отлично пассивирует контакты. Невидимая глазу пленка диоксида — это вынужденная мера, поскольку толстое стекло не проводит электричество.

Водород в слое карбида кремния выполняет функцию пассивации или связывания, то есть «ремонтирует» оборванные связи для протекания тока. Конечно, не так хорошо, как с этим справляется аморфный кремний, но в отличие от него карбидная пленка имеет еще и высокую прозрачность и проводимость. Однако водородсодержащий слой карбидной пленки не обладает требуемой электропроводимостью и прозрачностью. Для решения этой проблемы ученые сделали двухслойную структуру карбидно-кремниевой пленки. Одна, совсем тоненькая (3 нм), отвечает за хорошую пассивацию, другая (25 нм) — за сверхвысокую прозрачность и отличную электропроводимость. Для этого при выращивании слоя пленки температуру металлической нити (активатора газовой смеси, из которой осаждается пленка) поднимают с 1775 до 2000 градусов, и в итоге получается единая двухслойная структура со всеми необходимыми свойствами.

Для человеческого глаза все покрытия пластины кремния кажутся прозрачными. Но в оптике прозрачное прозрачному рознь. Чем больше фотонов от солнечного света попадет на пластину, тем больше электронов побегут по ее электродам и тем выше КПД солнечного элемента. Итак, прозрачность обеспечила максимальный захват энергии, а пассивация помогла току не оборваться и по электродам выйти из солнечного элемента без потерь.

Доля рынка устройств на основе пассивирующего контакта сегодня составляет единицы процентов, но, по прогнозу экспертов, к концу десятилетия возрастет до 20% и более. В нашей стране производством солнечных батарей занимается компания «Хевел», которая в 2009 году в Новочебоксарске запустила завод по выпуску фотоэлектрических модулей на основе гетероструктурной технологии. В 2020 году мощность завода увеличилась с 260МВт  до 340 МВт солнечных панелей в год, что примерно равно текущей совокупной мощности всех солнечных батарей Оренбургской области. Солнечные панели этого производителя покрывают обширные территории Республики Алтай, Бурятии, Башкирии, Калмыкии, Саратовской и Астраханской областей, а также Адыгеи и Казахстана. В конце 2021 года солнечная электростанция мощностью 30 МВт была открыта в Омской области, а в 2022 году планируется построить еще две солнечные электростанции, Читинскую и Черновскую, по 35 МВт в Забайкалье.

Борьба за каждый электрон

Новые прозрачные пассивирующие пленки-контакты из карбида и диоксида кремния, покрывающие солнечные элементы с фронтальной стороны, повысили КПД солнечной батареи до 24%. На графиках в статье видно, что в определенных диапазонах энергии, поступающей на солнечный элемент, уровень прозрачности пленки из карбида кремния в десять раз превышает параметры пленок из аморфного кремния, то есть при одинаковой толщине пленки она пропустит в десять раз больше солнечного света, который преобразуется в электрическую энергию. Это не повысит КПД в десять раз, разумеется, поскольку КПД складывается не только из прозрачности, но еще из пассивации и проводимости. Меняя один параметр, к сожалению, нельзя зафиксировать все остальные. У пленок из аморфного кремния пассивация выше, а с прозрачностью не очень хорошо, поэтому этот слой размещен снизу пластины.

За последние полгода со времени выхода статьи в NatureEnergy ученые провели целый ряд расчетов с различными покрытиями, пытаясь не потерять прозрачность и увеличить пассивацию пленки из карбида кремния. Проанализировав все результаты своих экспериментов, они создали целую «дорожную карту», согласно которой у них есть все шансы гарантированно повысить КПД солнечных элементов еще на 1% в ближайшие полтора года, то есть довести его до 25%.

Поверх уже имеющихся пленок ученые нанесли антиотражающие антибликовые покрытия из фторида магния, стараясь, чтобы еще меньше фотонов отразилось от поверхности солнечного элемента.

Помимо увеличения многослойности авторы работы приняли решение сократить занимаемую площадь мельчайших металлических электродов, густая сеть из которых покрывает солнечный элемент, разделяя его на узенькие сегменты. Снизу солнечного элемента электрод выглядит как сплошная серебряная пленка из термопасты, которую наносят методом трафаретной печати, раскаляя ее до 200 градусов. Тем же методом поверх всей тонкопленочной структуры наносят узенькие серебряные дорожки. Авторы статьи посчитали, что дорожки существенно затеняют панель, занимая слишком много «места под солнцем». Оптимизировав процесс металлизации, они вдвое сократят ширину проводящих серебряных контактов (от 60 до 30 микрон) и тем самым еще немного повысят КПД.

Мария Роговая

Солнце на дне океана

Проект стоимостью свыше $22 млрд предусматривает прокладку кабеля длиной 4,2 тыс. км по дну Индийского океана. Через этот кабель энергия, выработанная на солнечных станциях в Австралии, будет передаваться в Сингапур. Преодолено очередное бюрократическое препятствие на пути этого кабеля: Индонезия выдала разрешение на работу в ее территориальных водах.

Северные территории Австралии — это бескрайние просторы и жаркое солнце; в Сингапуре места мало, но ему хотелось бы перевести энергоснабжение на возобновляемые источники. Эти две страны вскоре смогут объединиться в одном из крупнейших и самых амбициозных проектов в области возобновляемых источников энергии из когда-либо предпринимавшихся.

Проект называется PowerLink, ведет его австралийская компания Sun Cable, она собирается создать гигантский энергетический парк в районе Пауэлл-Крик. Солнечные батареи займут 12 тыс. га засушливых земель примерно в 800 км к югу от города Дарвина — это одно из самых солнечных мест на Земле.

Эта солнечная станция будет на пике вырабатывать 17–20 ГВт энергии, которую можно будет накопить в аккумуляторах емкостью 36–42 ГВт.

Станция Пауэлл-Крик будет почти в десять раз больше, чем нынешний рекордсмен — солнечный парк Бхадия в Индии с мощностью всего 2,245 ГВт. А емкость будущих аккумуляторов превышает предыдущий рекордный проект более чем в 30 раз!

Австралия явно мотивирована огромным успехом гигантской батареи Tesla емкостью 150 МВт, построенной в Южной Австралии в 2017 году. Соседний штат Виктория объявил, что в конце 2021 года начнет работать установка емкостью 300 МВт. Следом штат Новый Южный Уэльс анонсировал строительство самой большой батареи — 1,2 ГВт. Но все эти аккумуляторы выглядят гномиками в сравнении с PowerLink.

Высоковольтный кабель с солнечной энергией будет удовлетворять 15% всей потребности Сингапура в электричестве. Кроме того, солнечная станция будет снабжать светом и город Дарвин, через который пройдет электропередача.

Ожидается, что в эксплуатацию кабель будет введен в 2028 году. Пока же Дэвид Гриффин, гендиректор Sun Cable, поблагодарил индонезийское руководство: «Одобрение проекта приближает нас к началу новой эпохи, когда начнутся генерация и передача доступной, управляемой возобновляемой энергии в гигантских количествах».

Это не первая, но, видимо, наиболее продвинутая идея транснациональных поставок энергии из возобновляемых источников. В частности, известны проекты генерации солнечной энергии в Северной Африке с передачей ее в Южную Европу, а также в Монголии с передачей в Японию и Южную Корею.

Гетероструктурные солнечные элементы

Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 9 УДК 621.315.592 Гетероструктурные солнечные элементы © В.М. Андреев ¶ Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия ( Получена 1 марта 1999 г. Принята к печати 2 марта 1999 г. ) Приводятся результаты исследований гетероструктурных солнечных элементов на основе соединений A III B V . В солнечных элементах на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs достигнуты рекордные значения эффективности — 24.6% для 100-кратно концентрированного солнечного излучения в условиях космоса ( АМ0 ) и 27.5% для 100-кратного излучения в наземных условиях ( АМ1.5 ) . В солнечных элементах со встроенным брегговским зеркалом достигнуто значительное увеличение радиационной стойкости. Созданы и исследованы каскадные солнечные элементы с кпд до 32% при 100 солнцах ( АМ1.5 ) , в которых в качестве верхнего широкозонного элемента использованы прозрачные в инфракрасной области спектра элементы на основе GaAs, а нижние узкозонные элементы выполнены из GaSb или твердого раствора InGaAs. Фотоэлектрический метод является одним из наибо- лее перспективных методов преобразования солнечной энергии. Со времени запуска космического аппарата ”Спутник-3”, на котором впервые были установлены солнечные батареи, фотоэлектрический метод остается основным методом получения электроэнергии на косми- ческих аппаратах и находит все большее применение на Земле. Кремний в настоящее время является основным материалом солнечных батарей. Эффективность солнеч- ных элементов на основе кремния составляет 15 ÷ 16% при прямом облучении в условиях околоземного кос- моса. В наземных условиях кпд кремниевых элементов составляет около 20% при прямом солнечном облучении и до 25 ÷ 27% при ( 30 ÷ 50 ) -кратном концентрирова- нии солнечного излучения. При дальнейшем увеличе- нии интенсивности засветки кпд кремниевых элементов уменьшается из-за увеличения рабочей температуры и увеличения омических потерь. Солнечные элементы на основе гетероструктур обес- печивают большие значения кдп и имеют высокую ради- ационную стойкость. Важным преимуществом гетерофотопреобразователей является их способность эффективно преобразовывать сильно концентрированное солнечное излучение ( до 1000 ÷ 2000 крат ) , что открывает перспективы суще- ственного ( пропорционально степени концентрирова- ния ) снижения площади и стоимости солнечных элемен- тов и вследствие этого снижения стоимости ”солнечной” электроэнергии. Впервые солнечные элементы на основе гетерострук- тур n -GaAs- p -AlGaAs были предложены и созданы в ФТИ им. А.Ф. Иоффе [ 1,2 ] . Использование широкозон- ного ”окна”, выполненного из тонкого слоя твердого раствора AlGaAs, ( рис. 1, a ) практически полностью прозрачного для солнечного излучения, обеспечивает пассивацию поверхности фотоактивной области [ 3,4 ] и достижение величин кпд, близких к предельным теоре- тическим значениям. Методом низкотемпературной жид- ¶ E-mail: [email protected] ff e.rssi.ru кофазной эпитаксии были созданы [ 5,6 ] многослойные гетероструктуры AlGaAs/GaAs, обеспечившие достиже- ние рекордных значений кпд для солнечных элемен- тов с одним Do'stlaringiz bilan baham:

«Хевел» ввела в эксплуатацию первую в России солнечную электростанцию на модулях нового поколения

Компания «Хевел» (входит в группу компаний Роснано) ввела в эксплуатацию первую солнечную электростанцию, построенную на гетероструктурных модулях российского производства, сообщает пресс-служба компании.

На новой электростанции установлены модули, созданные на заводе «Хевел» в Новочебоксарске.  Применяемая при изготовлении модулей гетероструктурная технология в мировой практике относится к новому поколению кремниевых солнечных элементов, отличающихся наиболее высоким КПД ячейки – более 22% и широким температурным диапазоном использования. В июле модули прошли сертифицикацию и были представлены на международной промышленной выставке «ИННОПРОМ-2017» президенту РФ Владимиру Путину.

Новые гетероструктурные солнечные модули отличаются от большинства аналогов наибольшей эффективностью: средний КПД ячеек составляет более 22%. Кроме того, новые модули эффективно работают при высоких и низких температурах, что существенно расширяет географию их применения. «В этом году мы не только модернизировали производственную линию, но и реализовали сложнейший проект на новых модулях – строительство Майминской СЭС мощностью 20 МВт. Это только начало, уже в следующем году мы планируем расширить производство по гетероструктурной технологии до 220 МВт в год, а до конца этого года – начать реализацию ряда проектов за рубежом», – заявил генеральный директор группы компаний «Хевел» Игорь Шахрай.

Новая станция установлена в Майминской районе Республики Алтай. С вводом в эксплуатацию новой СЭС суммарная мощность объектов солнечной генерации Республики Алтай достигла 40 МВт. «В общей сложности, сегодня мы имеем 40 МВт собственной генерации, а зимой во время пиковой нагрузки на сеть вся республика потребляет 120 МВт мощности. Таким образом, мы уже обеспечили свои потребности в электроэнергии на треть от необходимого и не собираемся останавливаться на достигнутом», – отметил глава Республики Алтай Александр Бердников.

Как отмечает пресс-служба компании, Республика Алтай на сегодняшний день является единственным в стране субъектом Российской Федерации, собственная генерация которого функционирует на основе возобновляемых источников энергии»‚ - говорится в сообщении компании. С 2013 года в Республике Алтай работает первая в России автономная гибридная солнечно-дизельная энергоустановка мощностью 100 кВт, которая в круглосуточном режиме обеспечивает электроснабжение села Яйлю.

Планируется, что к 2019 году общая установленная мощность солнечной генерации в Республике Алтай достигнет 90 МВт. Соответствующая договоренность была закреплена в соглашении между правительством Республики Алтай и группой компаний «Хевел», подписанном в рамках Петербургского международного экономического форума в 2016 году.

90 000 Арсенид галлия - Арсенид галлия «GaAs» перенаправляется сюда. Информацию об услуге видеоигр GaaS см. в разделе «Игры как услуга».

Арсенид галлия

Пластина GaAs с ориентацией (100)
Имена
Предпочтительное имя IUPAC
Идентификаторы
ХимПаук
Информационный лист ЕСНА	100.013.741
номер ЕС
Сеть	гал + арсенид
номер РТЭКС
СОЮЗ
Номер ООН	1557
InChI = 1S/Ash4.Ga.3H/h2h4 ;;;; Н Ключ: SHVQQKYXGUBHBI-UHFFFAOYSA-N N 90 100
[Ga] # [As] [Ga + 3].[Ас-3]
Недвижимость
	GaAs
Молекулярный вес	144,645 г/моль
Внешний вид	Серые кристаллы
Запах	чеснок при увлажнении
Плотность	5,3176 г/см 3 90 100
Температура плавления	1238°С (2260°F; 1511К)
	нерастворимый
Растворимость	растворим в HCl нерастворим в этаноле, метаноле, ацетоне
Ширина запрещенной зоны	1,441 эВ (при 300 К)
Электронная подвижность	9000 см 2 90 100 / (Вс) (при 300 К)
	-16,2 × 10 - 6 90 100 сг
Теплопроводность	0,56 Вт/(см·К) (при 300 К)
	3.3
Структура
	Цинковая смесь
	T 2 90 100 d - F -4 3м
	a = 565,315 п.м.
	Тетраэдрический
	Линейный
Угрозы
Паспорт безопасности	Внешний паспорт безопасности
Пиктограммы СГС
Сигнальное слово СГС	Опасность
	х450 , х472 , х460F
	P261 , P273 , P301 + 310 , P311 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
Родственные соединения
	Нитрид галлия Фосфид галлия Сурьма галлия
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25°C [77°F], 100 кПа).
N проверить (что это?) ДаН 90 100
Ссылки на инфобокс

Химическое соединение

Арсенид галлия ( GaAs ) представляет собой сборку прямого разрушения III-V с кристаллической структурой из смеси цинка.

Арсенид галлия используется в производстве таких продуктов, как микроволновые интегральные частоты, ММИ, инфракрасные светоизлучающие диоды, лазерные диоды, солнечные элементы и оптические окна.

GaAs часто используется в качестве материала подложки для эпитаксиального роста других полупроводников AIIIBV, в том числе арсенида индия-галлия, арсенида алюминия-галлия и других.

Подготовка и химия

В соединении галлий имеет степень окисления +03. Монокристаллы арсенида галлия могут быть получены тремя промышленными способами:

• Процесс замораживания с вертикальным градиентом (VGF) (с помощью этого процесса производится большинство пластин GaAs).
• Выращивание кристаллов в горизонтальной зональной печи Бриджмена-Стокбаргера, в которой пары галлия и мышьяка реагируют, а свободные частицы осаждаются на затравочном кристалле в холодном конце печи.
• Рост в жидких капсулах Чохральского (LEC) используется для получения монокристаллов высокой чистоты, которые могут проявлять полуизолирующие свойства (см. ниже).

Альтернативные методы производства пленок GaAs включают:

Окисление

GaAs происходит на воздухе, что ухудшает характеристики полупроводника. Поверхность можно пассивировать путем нанесения кубического слоя сульфида галлия (II) с соединением трет-бутилгаллия сульфида, таким как ( ^{t 90 100 90 100
_{BuGaS)
7 .}}

Полуизолирующие кристаллы

В присутствии избытка мышьяка заготовки GaAs растут с кристаллографическими дефектами; в частности дефекты мышьяка против узла (атом мышьяка в слюде атома галлия в кристаллической решетке). Электронные свойства этих дефектов (взаимодействие с другими) приводят к тому, что уровень Ферми закрепляется близко к центру запрещенной зоны, так что этот кристалл GaAs имеет очень низкую концентрацию электронов и дырок. Эта низкая концентрация носителей аналогична внутреннему кристаллу (полностью не легированному), но очень легко достигается на практике.Эти кристаллы называют «полуизолирующими», что отражает их высокое удельное сопротивление 10 ^{7 90 100 -10 9 90 100 Ом·см (что довольно высоко для полупроводника, но значительно ниже, чем у настоящего изолятора типа стекла).}

Офорт

Влажное травление GaAs в промышленности использует окислитель, такой как перекись водорода или бромная вода, и та же стратегия описана в патенте для обработки компонентов скрапа, содержащих GaAs, где Ga ^{3+ 90 100
_{образует комплекс с гидроксамовой кислотой (« HA"). Например:}}

GaAs + H
^{₂ O
₂ + "HA" → "GaA" complex + H
₃ AsO
₄ + 4h
₂ O}

В результате этой реакции образуется мышьяковая кислота.

Электроника

Цифровая логика GaAs

GaAs можно использовать для различных типов транзисторов:

HBT можно использовать с интегрированной логикой впрыска (I ^{2 90 100 л).}

В самых последних логических элементах GaAs используется буферизованная логика FET (BFL).

От до примерно с 1975 по 1995 год основными семействами используемой логики были:

Сравнение с кремнием для электроники

Преимущества GaAs

Некоторые электронные свойства арсенида галлия превосходят свойства кремния.Он имеет более высокую скорость насыщения электронов и более высокую подвижность электронов, что позволяет транзисторам из арсенида галлия работать на частотах, превышающих 250 ГГц. Устройства GaAs относительно нечувствительны к перегреву из-за их более широкого зазора, а также имеют тенденцию генерировать меньший шум (помехи электрического сигнала) в электронных схемах, чем кремниевые устройства, особенно на высоких частотах. Это связано с большей подвижностью носителей и меньшей устойчивостью паразитных устройств.Эти превосходные свойства являются важными причинами использования схем GaAs в сотовых телефонах, спутниковой связи, микроволновых линиях связи «точка-точка» и высокочастотных радиолокационных системах. Он также используется в производстве диодов Ганна для производства микроволн.

Еще одним преимуществом GaAs является то, что он имеет прямую запрещенную зону, что означает, что его можно использовать для эффективного поглощения и излучения света. Кремний имеет промежуточную ширину запрещенной зоны, поэтому он относительно слабо излучает свет.

В качестве материала с широким прямоугольным зазором и, как следствие, устойчивостью к радиационному повреждению, GaAs является отличным материалом для космической электроники и оптических окон в приложениях с высокой мощностью.

Pure GaAs обладает высоким сопротивлением из-за широкой запрещенной зоны. В сочетании с высокой диэлектрической проницаемостью это свойство делает GaAs очень хорошей подложкой для интегральных схем и, в отличие от Si, обеспечивает естественную изоляцию между устройствами и схемами.Это делает его идеальным материалом для монолитных микроволновых интегральных схем (MMIC), в которых активные и основные пассивные компоненты могут быть легко изготовлены из одного куска GaAs.

Один из первых GaAs-микропроцессоров был разработан в 1980 году корпорацией RCA и объявлен программой «Звездных войн» Министерства обороны США. Эти процессоры были в несколько раз быстрее и на несколько порядков более устойчивы к радиации, чем их кремниевые аналоги, но стоили дороже.Другие процессоры GaAs были внедрены производителями суперкомпьютеров Cray Computer Corporation, Convex и Alliant, чтобы опережать постоянно совершенствующийся микропроцессор CMOS. В конце концов Cray в начале 1990-х годов построила одну машину на основе GaAs, Cray-3, но усилия не были должным образом капитализированы, и в 1995 году компания объявила о банкротстве.

Сложные слоистые структуры арсенида галлия в сочетании с арсенидом алюминия (AlAs) или сплавом Al _x Ga _{1 − x} As можно выращивать с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE) или газофазной эпитаксии (MOVPE).Поскольку GaAs и AlAs имеют почти одинаковую постоянную решетки, слои имеют очень небольшую индуцированную деформацию, что позволяет им расти практически до любой толщины. Это обеспечивает чрезвычайно высокую эффективность и высокую подвижность электронов HEMT-транзисторов и других устройств с квантовыми ямами.

GaAs используется в монолитных усилителях мощности радаров (но GaN может быть менее подвержен тепловым повреждениям).

Преимущества силикона

Кремний

имеет три основных преимущества перед GaAs при производстве интегральных схем.Во-первых, кремний широко распространен и дешев для переработки в виде силикатных минералов. Экономия за счет масштаба, доступная для кремниевой промышленности, также препятствует внедрению GaAs.

Кроме того, кристалл Si имеет очень стабильную структуру и может быть выращен с очень большим диаметром кристалла и обработан с очень хорошей эффективностью. Он также является довольно хорошим проводником тепла, что позволяет очень плотно размещать транзисторы, которым необходимо избавляться от рабочего тепла, что очень желательно при проектировании и производстве очень больших интегральных схем.Такие хорошие механические свойства также делают его подходящим материалом для быстро развивающейся области наноэлектроники. Естественно, поверхность GaAs не выдерживает высоких температур, необходимых для диффузии; однако ионная имплантация была реальной и активно искомой альтернативой с 1980-х годов.

Вторым важным преимуществом Si является наличие собственного оксида (диоксид кремния, SiO ₂ ), который используется в качестве изолятора. Диоксид кремния легко встраивается в кремниевые схемы, и такие слои прилипают к лежащему под ним кремнию.SiO ₂ является не только хорошим изолятором (с шириной запрещенной зоны 8,9 эВ), но и интерфейс Si-SiO ₂ может быть легко спроектирован таким образом, чтобы он обладал превосходными электрическими свойствами и, что наиболее важно, низкой плотностью предельных состояний. GaAs не является естественным оксидом, с трудом справляется со стабильно прилипающим изолирующим слоем и не обладает такими характеристиками прочности или пассивации поверхности, как Si-SiO ₂ .

Глинозем

(Al ₂ O ₃ ) широко исследовался как возможный оксид затвора для GaAs (а также InGaAs).

Третье преимущество кремния состоит в том, что он имеет большую подвижность дырок по сравнению с GaAs (500 по сравнению с 400 см ^{2 90 100 В -1 90 100 с -1 90 100). Эта высокая мобильность позволяет производить более быстродействующие полевые транзисторы с P-каналом, которые требуются в логике CMOS. Поскольку в них отсутствует быстрая структура CMOS, схемы GaAs должны использовать логические стили, которые имеют гораздо более высокое энергопотребление; это сделало логические схемы GaAs неспособными конкурировать с кремниевыми логическими схемами.}

Для производства солнечных элементов кремний имеет относительно низкое поглощение солнечного света, а это означает, что для поглощения большей части солнечного света необходимо около 100 микрометров кремния. Такой слой относительно прочен и прост в обращении. Напротив, поглощающая способность GaAs настолько высока, что для поглощения всего света требуется всего несколько микрометров. Следовательно, тонкие слои GaAs должны быть нанесены на материал подложки.

Кремний является чистым элементом, что позволяет избежать проблем стехиометрического дисбаланса и термической дисперсии GaAs.

Силикон имеет почти идеальную сетку; плотность примесей очень низкая и позволяет создавать очень маленькие структуры (до 5 нм в коммерческом производстве с 2020 г.). С другой стороны, GaAs имеет очень высокую плотность примесей, что затрудняет создание интегральных схем с небольшими структурами, поэтому процесс 500 нм является обычным процессом для GaAs.

Кремний имеет примерно в три раза большую теплопроводность, чем GaAs, с меньшим риском локального перегрева в устройствах высокой мощности.

Другие приложения

Заявки на транзистор

Транзисторы

из арсенида галлия (GaAs) используются в ВЧ-усилителях мощности для сотовых телефонов и беспроводной связи.

Солнечные элементы и детекторы

Арсенид галлия является важным полупроводниковым материалом в дорогих высокоэффективных солнечных элементах и ​​используется в монокристаллических тонкопленочных солнечных элементах и ​​в многопереходных солнечных элементах.

Первым известным оперативным использованием солнечных элементов GaAs в космосе была миссия «Венера-3», запущенная в 1965 году. Солнечные элементы GaAs производства «Квант» были выбраны из-за их более высокой производительности в условиях высоких температур.По этой же причине в луноходах использовались элементы GaAs.

В 1970 году группа под руководством Жореса Алферова в СССР разработала гетероструктурированные солнечные элементы на основе GaAs, достигнув гораздо более высокой эффективности. В начале 1980-х лучшие солнечные элементы из GaAs были более эффективными, чем обычные солнечные элементы из кристаллического кремния. В 1990-х годах солнечные элементы GaAs заменили кремний как тип элемента, наиболее часто используемый в фотоэлектрических системах для спутниковых приложений.Позже были разработаны двух- и трехпереходные солнечные элементы на основе GaAs со слоями фосфида германия и индия-галлия как основа для трехпереходного солнечного элемента, который имел рекордный КПД более 32% и мог работать также в условиях концентрированного света. как 2000 солнц. Этот тип солнечных батарей питал марсоходы Spirit и Opportunity, которые изучали поверхность Марса. Кроме того, многие солнечные автомобили используют GaA в своих солнечных панелях.

Устройства на основе GaAs

являются мировым рекордсменом по самой высокой эффективности однопереходных солнечных элементов на уровне 29,1% (2019 г.).). Эти высокие характеристики объясняются чрезвычайно высоким качеством эпитаксиального роста GaAs, пассивацией поверхности AlGaAs и стимулированием повторного использования фотонов благодаря конструкции тонкой пленки.

Сложные конструкции устройств Al _x Ga _{1 − x} As-GaAs с квантовыми ямами могут быть чувствительны к инфракрасному излучению (QWIP).

Диоды GaAs

можно использовать для обнаружения рентгеновских лучей.

Светоизлучающие устройства

Зонная структура GaAs.Прямой зазор GaAs приводит к эффективному излучению инфракрасного света при 1,424 эВ (~ 870 нм).

GaAs используется в производстве лазерных диодов ближнего инфракрасного диапазона с 1962 года. Он часто используется в сплавах с другими полупроводниковыми соединениями для этих приложений.

Измерение температуры оптического волокна

Для этого конец оптического волокна датчика температуры снабжен кристаллом арсенида галлия. Начиная с длины волны 850 нм, GaAs становится оптически прозрачным.Поскольку спектральное положение запрещенной зоны зависит от температуры, она смещается примерно на 0,4 нм/К. Измерительное устройство содержит источник света и устройство обнаружения спектральной запрещенной зоны. По мере изменения ширины запрещенной зоны (0,4 нм/К) алгоритм вычисляет температуру (все 250 мс).

Преобразователи спин-заряд

GaAs можно использовать в спинтронике, поскольку его можно использовать вместо платины в преобразователях спинового заряда, и он может быть более настраиваемым.

Безопасность

Сообщалось об аспектах окружающей среды, здоровья и безопасности источников арсенида галлия (таких как триметилгал и мышьяк), а также об исследованиях по мониторингу промышленной гигиены металлоорганических прекурсоров. Калифорния перечисляет арсенид галлия как канцероген, как и IARC и ECA, и он считается известным канцерогеном для животных. С другой стороны, обзор 2013 года (финансируемый промышленностью) выступил против этих классификаций, заявив, что когда крысы или мыши вдыхают мелкие порошки GaAs (как в предыдущих исследованиях), у них развивается рак из-за раздражения и пневмонии, а не от пневмонии. из-за первичной канцерогенности самого GaAs - и, кроме того, маловероятно образование мелкодисперсных порошков GaAs при производстве или использовании GaAs.

См. также

Библиография

Приведенные ссылки

Внешние ссылки

.

Молекулярная электроника

Раздел химии и электроники

Молекулярная электроника Изучение и применение молекулярных строительных блоков для производства электронных компонентов. Это междисциплинарная область, охватывающая физику, химию и материаловедение. Объединяющим признаком является использование молекулярных строительных блоков для производства электронных компонентов. Из-за перспективы уменьшения размера электроники, которую предлагает управление собственностью на молекулярном уровне, молекулярная электроника вызвала большой интерес.Предоставляет потенциальные средства расширения закона Мура за пределы ожидаемых ограничений обычных малогабаритных кремниевых интегральных схем. ^[1]

Электроника на молекулярном уровне

Электроника на молекулярном уровне, также называемая мономолекулярной электроникой, представляет собой отрасль нанотехнологии, в которой используются отдельные молекулы или наборы отдельных молекул на наноуровне в качестве электронных частей. Поскольку отдельные молекулы представляют собой наименьшие из возможных стабильных структур, эта миниатюризация является конечной целью сокращения электрических цепей.

Обычные электронные устройства традиционно изготавливаются из сыпучих материалов. Массовые методы имеют врожденные ограничения и становятся все более требовательными и дорогостоящими. Это породило идею о том, что компоненты можно создавать атом за атомом в химической лаборатории (снизу вверх), а не вырезать их из объемного материала (сверху вниз). В мономолекулярной электронике объемный материал заменяется отдельными молекулами. Это означает, что вместо того, чтобы создавать структуры путем удаления или нанесения материала на узорчатый каркас, атомы собираются вместе в химической лаборатории.Используемые молекулы обладают свойствами, напоминающими традиционные электронные компоненты, такие как провод, транзистор или выпрямитель. Эта концепция использования молекулы в качестве традиционного электронного компонента была впервые представлена ​​Авирамом и Ратнером в 1974 году, когда они предложили теоретический молекулярный выпрямитель, состоящий из донорных и акцепторных участков, изолированных друг от друга. ^[2]

Мономолекулярная электроника является развивающейся областью, и целые электронные схемы, полностью состоящие из соединений молекулярных размеров, все еще далеки от реализации.Однако постоянная потребность в большей вычислительной мощности, а также присущие современным методам литографии ограничения делают этот переход неизбежным. В настоящее время акцент делается на обнаружении молекул с интересными свойствами и поиске способов получения надежных и воспроизводимых контактов между молекулярными компонентами и объемным материалом электрода.

Молекулярная электроника работает в квантовой области расстояний менее 100 нанометров.Миниатюризация до отдельных молекул приводит масштаб к режиму, в котором важны эффекты квантовой механики. В отличие от обычных электронных компонентов, где электроны могут заполняться или вытягиваться более или менее в виде непрерывного потока электрического заряда, перенос одного электрона существенно меняет систему. При расчете электронных свойств системы необходимо учитывать значительное количество энергии зарядки, и она очень чувствительна к расстояниям от близлежащих проводящих поверхностей.

Графическое представление файла ротаксана, используемого в качестве молекулярного переключателя.

Одной из самых больших проблем при измерении одиночных молекул является установление повторяющегося электрического контакта только с одной молекулой без укорачивания электродов. Потому что текущая фотолитографическая технология не способна создать зазоры между электродами, достаточно малые, чтобы касаться обоих концов тестируемых частиц (нанометровый диапазон). Используются альтернативные стратегии.К ним относятся разрывы молекулярных размеров, называемые разрывными соединениями, при которых тонкий электрод растягивается до тех пор, пока не сломается. Одним из способов решения проблемы размера зазора является улавливание молекулярно функционализированных наночастиц (расстояние между частицами соответствует размеру частиц), а затем молекулы-мишени посредством реакции обмена сайтами. ^[3] Другой метод заключается в использовании наконечника туннельного микроскопа (СТМ) для контакта с частицами, прилипшими к металлической подложке с другой стороны. ^[4] Другим популярным способом закрепления молекул на электродах является использование серы из-за ее высокого химического сродства к золоту; хотя и полезно, закрепление неспецифично и, таким образом, прикрепляет молекулы случайным образом ко всем золотым поверхностям, а контактное сопротивление сильно зависит от точной геометрии атомов вокруг места закрепления и, таким образом, по своей сути ставит под угрозу воспроизводимость связи. Чтобы обойти последнее, эксперименты показали, что фуллерены могут быть хорошими кандидатами для использования вместо серы из-за большой сопряженной π-системы, которая может электрически контактировать с гораздо большим количеством атомов одновременно, чем с одним атомом серы. ^[5] Переход от металлических электродов к полупроводниковым позволяет получить более индивидуальные свойства и, следовательно, более интересные области применения. Существуют некоторые концепции контакта органических молекул с полупроводниковыми электродами, например, с нанопроволоками из арсенида индия со встроенным сегментом фосфида индия, материала с более широкой запрещенной зоной, используемого в качестве электронного барьера, который соединяют молекулы. ^[6]

Одним из самых больших препятствий на пути коммерческого использования мономолекулярной электроники является отсутствие средств для подключения схемы молекулярного размера к заземляющим электродам таким образом, чтобы получить воспроизводимые результаты.Также проблематично то, что некоторые измерения отдельных молекул проводятся при криогенных температурах, близких к абсолютному нулю, что очень энергоемко.

Молекулярные материалы для электроники

Самым большим преимуществом проводящих полимеров является их технологичность, в основном за счет диспергирования. Проводящие полимеры не являются пластмассами. они не поддаются термоформованию, а представляют собой органические полимеры, такие как (изолирующие) полимеры. Они могут обеспечивать высокую электропроводность, но имеют другие механические свойства, чем другие коммерчески используемые полимеры.Электрические свойства можно точно отрегулировать методами органического синтеза ^[7] и усовершенствованной дисперсии. ^[8]

Полимеры с линейной основной цепью, такие как полиацетилен, полипиррол и полианилин, являются основными классами проводящих полимеров. Поли (3-алкилтиофен) является архетипическим материалом для солнечных элементов и транзисторов. ^[7]

Проводящие полимеры имеют скелеты соседних sp ² гибридизованных углеродных центров. Один валентный электрон в каждом центре находится на p _{орбитали} , которая ортогональна трем другим сигма-связям.Электроны на этих делокализованных орбиталях обладают большой подвижностью, поскольку материал легирован путем окисления, которое удаляет некоторые из этих делокализованных электронов. Таким образом, сопряженные р-орбитали образуют одномерный электронный ансамбль, и электроны в этой полосе становятся подвижными, когда она частично опустошается. Несмотря на обширные исследования, взаимосвязь между морфологией, структурой цепи и проводимостью до сих пор плохо изучена. ^[9]

Из-за плохой технологичности проводящие полимеры имеют мало широкомасштабных применений.Они обещают в ^[7] антистатические материалы и были встроены в коммерческие дисплеи и батареи, но имели ограничения из-за производственных затрат, несоответствия материалов, токсичности, плохой растворимости в растворителях и невозможности плавиться напрямую. Тем не менее, проводящие полимеры быстро завоевывают новые позиции в новых областях применения, поскольку материалы, которые становятся все более пригодными для обработки, обладают лучшими электрическими и физическими свойствами и более низкой стоимостью.Благодаря наличию стабильных и воспроизводимых дисперсий поли (3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT) и полианилин получили несколько широкомасштабных применений. В то время как PEDOT в основном используется в антистатических приложениях и в качестве прозрачного проводящего слоя в виде дисперсий PEDOT и полистиролсульфоновой кислоты (PSS, смешанная форма: PEDOT: PSS), полианилин широко используется для изготовления печатных плат в окончательной отделке для защиты меди. от коррозии и предотвратить возможность пайки. Шукфе, Мухаммед Ихаб; Шторм, Кристиан; Махмуд, Ахмад; Сёндергаард, Роар Р.; Швайца, Анна; Хансен Аллан; Хинце, Питер; Вейманн, Томас; Фахлвик Свенссон, София; Бора, Ачут; Дик, Кимберли А.; Теландер, Клаас; Кребс, Фредерик С .; Лугли Паоло; Самуэльсон, Ларс; Торноу, Марк (2013). «Повышение проводимости гетероструктурных нанопроволок InAs / InP за счет функционализации поверхности олигонуклеотидами (фениленвинил)». АКС Нано . 7 (5): 4111-4118. Скоттейм, Т., Эльзенбаумер, Р., Рейнольдс, Дж., ред.; Справочник по проводящим полимерам, изд. 2; Marcel Dekker, Inc.: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 1998

Дополнительная литература

Внешние ссылки

.

Усилитель

Сравнение топологии неизолированного переключения преобразователей постоянного тока: Buckling, Boost, Buck-Boost, Ćuk. Вход слева, выход с грузом справа. Переключатель обычно представляет собой транзистор MOSFET, IGBT или BJT.

ZA Усилитель (повышающий преобразователь ) представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный, который повышает напряжение (при одновременном снижении тока) от входа (мощность) к выходу (нагрузка). Это класс импульсных источников питания (SMPS), содержащих как минимум два полупроводника (диод и транзистор) и как минимум один элемент накопления энергии: конденсатор, катушку индуктивности или оба вместе.Для уменьшения пульсаций напряжения на выходе такого преобразователя (фильтр на стороне нагрузки) и на входе (фильтр на стороне питания) обычно добавляют фильтры из конденсаторов (иногда в сочетании с катушками).

Обзор

Питание повышающего преобразователя может поступать от любого подходящего источника постоянного тока, такого как батареи, солнечные батареи, выпрямители и генераторы постоянного тока. Процесс, который изменяет одно напряжение постоянного тока на другое напряжение постоянного тока, называется преобразованием постоянного тока в постоянный.Повышающий преобразователь — это преобразователь постоянного тока в постоянный с выходным напряжением, превышающим напряжение источника. Повышающий преобразователь иногда называют повышающим преобразователем, потому что он «повышает» напряжение источника. Поскольку мощность (P. = Vja {displaystyle P = VI}) должна сохраняться, выходной ток ниже, чем ток источника.

История

Для обеспечения высокой эффективности импульсный источник питания (SMPS) должен быстро включаться и выключаться и иметь низкие потери. Появление рекламы полупроводниковых переключателей в 1950-х годах стало важной вехой, позволившей использовать SMPS, такие как повышающий преобразователь.Основные преобразователи постоянного тока в постоянный были разработаны в начале 1960-х годов, когда стали доступны полупроводниковые переключатели. Потребность авиационной отрасли в небольших, легких и эффективных преобразователях энергии привела к быстрому развитию инверторов.

Коммутационные системы, такие как SMPS, представляют собой сложную задачу проектирования, поскольку их модели зависят от того, замкнут или разомкнут переключатель. Р. Д. Миддлбрук из Калифорнийского технологического института в 1977 году опубликовал модели преобразователей постоянного тока в постоянный, которые используются сегодня.Миддлбрук усреднил конфигурации схемы для каждого состояния переключателя с помощью метода, называемого усреднением пространства состояний. Это упрощение свело две системы к одной. Новая модель привела к проницательным уравнениям проектирования, которые помогли в разработке SMPS.

Приложения

Недорогие модули преобразователя: два бакса и один повышающий.

Системы питания от батарей часто соединяют элементы последовательно для получения более высокого напряжения. Однако во многих высоковольтных приложениях достаточное размещение ячеек невозможно из-за нехватки места.Ускоряющие преобразователи могут увеличивать напряжение и уменьшать количество ячеек. Программа использует два приложения с батарейным питанием, которые используют преобразователи для повышения мощности гибридных электромобилей (HEV) и систем освещения.

В гибридном электродвигателе Toyota Prius NHW20 используется двигатель на 500 В. Без повышающего преобразователя Prius потребовалось бы почти 417 ячеек для питания двигателя. Тем не менее, Prius на самом деле использует только 168 элементов ^{[ необходимая цитата ]} и увеличивает напряжение батареи с 202 В до 500 В.Повышающие преобразователи также питают устройства в небольших приложениях, таких как портативные системы освещения. Белому светодиоду обычно требуется 3,3 В для излучения света, а повышающий преобразователь может получать напряжение от одного щелочного элемента на 1,5 В для питания лампы.

Нерегулируемый повышающий преобразователь используется в качестве механизма повышения напряжения в схеме, известной как «Вор Джоуль». Эта топология схемы используется в приложениях с батареями с малым энергопотреблением и предназначена для того, чтобы повышающий преобразователь мог «украсть» оставшуюся мощность батареи.В противном случае эта энергия будет потрачена впустую, так как низкое напряжение почти разряженной батареи делает ее непригодной для использования при нормальной нагрузке. В противном случае эта энергия осталась бы неиспользованной, поскольку многие приложения не пропускают достаточный ток через нагрузку при падении напряжения. Это падение напряжения происходит, когда батареи вот-вот разрядятся, и характерно для повсеместно распространенных щелочных батарей. Поскольку уравнение для мощности (P.{2} / R}), а R выглядит стабильным, мощность, доступная для нагрузки, значительно снижается при падении напряжения.

Анализ схемы

Эксплуатация

Ключевым принципом действия повышающего преобразователя является стремление катушки индуктивности противодействовать изменению тока путем увеличения или уменьшения энергии, запасенной в магнитном поле катушки. в повышающем преобразователе выходное напряжение всегда выше входного. Схема стадии перезарядки представлена ​​на рисунке 1.

(a) Когда переключатель замкнут, ток течет по часовой стрелке через катушку, и катушка накапливает некоторую энергию, создавая магнитное поле. Полярность левой стороны индуктора положительная.

(b) Когда переключатель разомкнут, ток будет уменьшаться по мере увеличения импеданса. Магнитное поле, созданное ранее, будет иметь уменьшенную энергию для поддержания тока в нагрузке. Таким образом, полярность будет обратной (это означает, что левая сторона катушки станет отрицательной).В результате два источника будут соединены последовательно, вызывая более высокое напряжение для зарядки конденсатора через диод D. увидеть напряжение больше, чем напряжение самого источника ввода при разомкнутом выключателе. Кроме того, когда ключ разомкнут, конденсатор параллельно нагрузке заряжается до этого комбинированного напряжения. Когда переключатель затем замкнут, а правая сторона закорочена на левую сторону, конденсатор может подавать напряжение и энергию на нагрузку.В это время блокировочный диод предотвращает разрядку конденсатора переключателя. Переключатель, конечно, должен быть разомкнут достаточно быстро, чтобы предотвратить чрезмерную разрядку конденсатора.

Рис. 1: Принципиальная схема повышающего преобразователя Рис. 2: Два пути тока повышающего преобразователя в зависимости от состояния переключателя S.

Основной принцип работы повышающего преобразователя состоит из 2 различных состояний (см. рис. 2):

• во включенном состоянии переключатель S (см. рис. 1) замкнут, что вызывает увеличение тока дросселя;
• в выключенном состоянии переключатель разомкнут, и единственный путь, предлагаемый для тока дросселя, проходит через обратный диод D, конденсатор C и нагрузку R.Это передает энергию, хранящуюся во включенном состоянии, в конденсатор.
• Входной ток такой же, как ток катушки индуктивности, как показано на рис. 2. Таким образом, он не является прерывистым, так как требования к инвертору и входному фильтру ослаблены по сравнению с понижающим преобразователем.

Непрерывный режим

Рис. 3: Формы тока и напряжения индукционной катушки в непрерывном повышающем преобразователе.

Когда повышающий преобразователь работает непрерывно, ток через катушку (jaL {displaystyle I_ {L}}) никогда не падает до нуля.На рис. 3 показаны типичные формы сигналов тока и напряжения катушки индуктивности в преобразователе, работающем в этом режиме.

В установившемся режиме постоянное (среднее) напряжение на катушке должно быть равно нулю, чтобы катушка возвращалась в одно и то же состояние после каждого цикла, поскольку напряжение на катушке пропорционально скорости изменения тока через катушку ( более подробно описано ниже). Обратите внимание на рис. 1, что левая сторона L находится на Vja {displaystyle V_ {i}}, а правая сторона L видит Vs {displaystyle V_ {s}} форму волны напряжения на рис. 3.Среднее значение Vs {displaystyle V_ {s}} равно (1 − re) Vo {displaystyle (1-D) V_ {o}}, где D — рабочий цикл сигнала, управляющего переключателем. Отсюда мы получаем идеальную передаточную функцию :

Vja = (1 − d) Vo {displaystyle V_ {i} = (1-D) V_ {o}} или Vo / Vja = 1 / (1 − d) { стиль отображения V_ {o} / V_ {i} = 1 / (1-D)}.

Тот же результат получается при более детальном анализе следующим образом: Выходное напряжение можно рассчитать следующим образом в случае идеального преобразователя (т.е.Использование компонентов с идеальным поведением), работающих в указанных условиях: ^[1]

Во включенном состоянии переключатель S замкнут, что вызывает появление входного напряжения (Vja {displaystyle V_ {i}}) на катушке индуктивности. , что вызывает изменение тока (jaL {displaystyle I_ {L}}) протекающего через индуктор за период времени (t) по формуле:

ΔjaLΔt = VjaL {Displaystyle {Frac {Delta I_ {l}} {Delta t}} = {Frac {V_ {i}} {l}}}

Где L — значение индуктора.{DT} V_ {i} dt = {Frac {DT} {L}} V_ {ja}}

D — рабочий цикл. Представляет долю периода коммутации T, в течение которого переключатель включен. Таким образом, D находится в диапазоне от 0 (S никогда не включен) до 1 (S всегда включен).

В выключенном состоянии переключатель S разомкнут, поэтому ток катушки протекает через нагрузку. Если мы рассмотрим нулевое падение напряжения на диоде и достаточно большой конденсатор, чтобы поддерживать его напряжение постоянным, эволюция I _L будет следующей:

Vja − Vo = LrejaLret {displaystyle V_ {i} -V_ {o} = l { frac { di_ {l}} {dt}}}

Следовательно, вариация I _L в период останова:

ΔjaLOfafa = ∫reTT (Vja − Vo) retL = (Vja − Vo) (1 − d) TL {Displaystyle Delta I_ {L_ {Off}} = int _ {DT} ^ {T} {Frac {left (V_ {i} -V_ {o} right) dt} {L}} = {frac {left (V_ { i} -V_ {o} right) left (1-D right) T} {L}}}

Поскольку мы считаем, что преобразователь работает в установившемся режиме, количество энергии, запасенной в каждом из его компонентов, должно быть одинаковы в начале и конце цикла коммутации.{2}}

Таким образом, ток катушки должен быть одинаковым в начале и в конце цикла коммутации. Это означает, что общее текущее изменение (сумма изменений) равно нулю:

ΔjaLOn + ΔjaLOfafa = 0 {displaystyle Delta I_ {L_ {On}} + Delta I_ {L_ {Off}} = 0}

Overriding ΔjaLOn {displaystyle Delta I_ {L_ {on}}} и ΔjaLOfafa {displaystyle Delta I_ {L_ {off}}} своими выражениями дает:

ΔjaLOn + ΔjaLOfafa = VjareTL + (Vja − Vo) (1 − re) TL = 0 {displaystyle Дельта I_ {L_ {Вкл}} + Дельта I_ {L_ {Выкл}} = {ГРП {V_ {i} DT} {L}} + {ГРП {левый (V_ {i} - V_ {o} правый) левый ( 1-D справа) T} {L}} = 0}

Это можно записать как:

VoVja = 11 − d {Displaystyle {Frac {V_ {o}} {V_ {i}}} = {Frac { 1 } {1-D}}}

Приведенное выше уравнение показывает, что выходное напряжение всегда выше, чем входное напряжение (когда рабочий цикл изменяется от 0 до 1) и увеличивается с D, теоретически до бесконечности, когда D приближается к 1.Поэтому этот преобразователь иногда называют преобразователем с шагом в .

Изменение схемы уравнения показывает, что рабочий цикл:

d = 1 − VjaVo {Displaystyle D = {1 - {Frac {V_ {i}} {V_ {o}}}}

Прерывистый

Рис. 4: Осциллограммы тока и напряжения индукционной катушки в повышающем преобразователе, работающем в прерывистом режиме.

Если амплитуда пульсаций тока слишком велика, катушка может полностью разрядиться до окончания всего цикла коммутации.Обычно это происходит при легких нагрузках. В этом случае ток через индуктор падает до нуля в течение части периода (см. осциллограммы на рис. 4). Хотя разница невелика, она оказывает сильное влияние на уравнение выходного напряжения. Коэффициент усиления по напряжению можно рассчитать следующим образом:

Поскольку ток дросселя равен нулю в начале цикла, его максимальное значение iLMzax {displaystyle I_ {L_ {Max}}} (при t = reT {displaystyle t = DT}) is

jaLMzax = VjareTL {displaystyle I_ {L_ {Max}} = {frac {V_ {i} DT} {L}}}

В свободный период I _L падает до нуля после δT {displaystyle delta T }:

jaLMzax + ( Vja − Vo) δTL = 0 {Displaystyle I_ {L_ {Max}} + {Frac {left (V_ {i} -V_ {o} right) delta T} {L}} = 0}

Используя два предыдущих уравнения, δ равно:

δ = VjareVo − Vja {displaystyle delta = {frac {V_ {i} D} {V_ {o} -V_ {i}}}}

Ток нагрузки I _по равен среднему току светодиодов (I. _по ). Как показано на рисунке 4, ток диода равен току катушки индуктивности в выключенном состоянии. Среднее значение I _на можно расположить геометрически на основе рисунка 4. Следовательно, выходной ток можно записать в виде: }}} = {Frac {I_ {L_ {max}}} {2}} delta}

Замена I _Lmax и δ их соответствующими выражениями дает:

jao = VjareT2L⋅VjareVo − Vja = Vja2re2T2L (Vo − Vja) {displaystyle I_ {o} = {Frac {V_ {i} DT} {2L}} cdot {Frac {V_ {i} D} {V_ {o} -V_ {i}}} = {Frac {V_ { i} ^ {2} D ^ {2} T} {2L слева (V_ {o} -V_ {i} справа)}}}

Следовательно, коэффициент усиления выходного напряжения можно записать следующим образом:

VoVja = 1 + Vjare2T2Ljao {displaystyle {Frac {V_ {o}} {V_ {i}}} = 1 + {Frac {V_ {i} D ^ {2} T} {2LI_ {o}}}}

По сравнению с выводом выражение усиления напряжения для непрерывного режима, это выражение намного сложнее.Кроме того, при прерывистой работе коэффициент усиления выходного напряжения зависит не только от скважности (D), но и от номинала дросселя (L), входного напряжения (V _и ), периода коммутации (T) и выходной ток (I _на ).

Подставив I _на = V _на / R в уравнение (R — нагрузка), коэффициент усиления выходного напряжения можно переписать как: o}} {V_ {i}}} = {Frac {1 + {sqrt {1 + {Frac {4D ^ {2}} {K}}}}} {2}}}

, где K.= 2LRT {textstyle K = {frac {2L} {RT}}} ^[2]

См. также

Дальнейшее чтение

• Мохан, Нед; Унделанд, Торе М.; Роббинс, Уильям П. (2003). Силовая электроника . Хобокен: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-42908-1 .
• Бассо, Кристоф (2008). Импульсные источники питания: моделирование SPICE и практические проекты . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-150858-2 .

Каталожные номера

1. ^ «Работа бустера». Лонгория, Р.Г.; Кипрурос, Дж.А.; Рейнтер, Х.М. (1997). «График связи и модели диффузии волны преобразования мощности с переключением». Международная конференция IEEE 1997 по системам, человеку и кибернетике. Вычислительная кибернетика и моделирование . 2 . стр. 1522–1526 гг. doi: 10.1109 / ICSMC.1997.638209. ISBN 978-0-7803-4053-4 . Действительно, этот самодействующий насос может многое предложить в параллельных исследованиях со своим электрическим родственником.

Внешние кабели

.

Интегральная схема - Интегральная схема

Электрическая схема

«Кремниевый чип» перенаправляется сюда. Журнал по электронике см. в Silicon Chip . Чип микропроцессора EPROM с блоками памяти, вспомогательными цепями и тонкими серебряными проводами, соединяющими матрицу ИС с ножками корпуса Виртуальная деталь ИС через четыре слоя планаризованного медного межсоединения, вплоть до поликремния (розовый), лунок (сероватый) и подложки ( зеленый)

Интегральная схема или монолитный чип (также называемый IC , чип или микрочип ) представляет собой набор электронных схем на одном небольшом плоском элементе (или «чипе») полупроводникового материала, есть нормальный кремний.Интеграция большого количества крошечных МОП-транзисторов в небольшой чип позволяет создавать схемы, которые на несколько порядков меньше, быстрее и дешевле, чем дискретные электронные компоненты. Интегральные схемы Возможности массового производства, надежность и базовый подход к проектированию интегральных схем обеспечили быстрое внедрение стандартизированных интегральных схем, а не конструкций, использующих дискретные транзисторы. Интегральные схемы теперь используются практически в каждом электронном оборудовании и произвели революцию в мире электроники.Компьютеры, мобильные телефоны и другая цифровая бытовая техника в настоящее время являются неотъемлемой частью структуры современного общества, что стало возможным благодаря небольшим размерам и низкой стоимости интегральных схем.

Интегральные схемы стали практичными благодаря технологическим достижениям в производстве металл-оксид-кремний (МОП) полупроводниковых устройств. С момента их создания в 1960-х годах размер, скорость и емкость чипов значительно увеличились благодаря технологическим достижениям, которые соответствуют растущему количеству МОП-транзисторов на чипах того же размера — современный чип может содержать многие миллиарды МОП-транзисторов в одном. площадью размером с человеческий ноготь.Эти достижения, примерно соответствующие закону Мура, означают, что сегодняшние компьютерные чипы имеют в миллионы раз большую емкость и в тысячи раз большую скорость, чем компьютерные чипы начала 1970-х годов.

Интегральные схемы имеют два основных преимущества перед дискретными схемами: стоимость и производительность. Стоимость низкая, потому что микросхемы и все их компоненты печатаются как единое целое с помощью фотолитографии, а не изготавливаются по одному транзистору за раз. Кроме того, в корпусных ИС используется гораздо меньше материала, чем в дискретных схемах.Эффективность высока, так как компоненты ИС быстро переключаются и потребляют относительно мало энергии из-за их небольшого размера и близости. Основным недостатком интегральных схем является высокая стоимость их проектирования и изготовления необходимых фоторезистов. Эта высокая начальная стоимость означает, что интегральные схемы коммерчески жизнеспособны только тогда, когда ожидаются большие объемы производства.

Терминология

Na интегральная схема определяется как: ^[1]

Схема, в которой все или некоторые части схемы неразрывно связаны и электрически соединены таким образом, что она считается неделимой для целей проектирования и коммерческих целей .

Схемы, соответствующие этому определению, могут быть созданы с использованием самых разных технологий, включая тонкопленочные транзисторы, толстопленочные технологии или гибридные интегральные схемы. Однако в обычном использовании интегральная схема стала обозначать цельную схему, первоначально известную как монолитная интегральная схема , часто состоящая из одного куска кремния. ^{[2] [3]}

История

Первой попыткой объединить несколько компонентов в одном устройстве (например, современные интегральные схемы) была вакуумная лампа Loewe 3NF 1920-х годов.ХХ века. В отличие от интегральных схем, он был разработан с учетом уклонения от уплаты налогов. Как и в Германии, радиоприемники облагались налогом, который взимался в зависимости от количества патронов для ламп, которые имел радиоприемник. Это позволило радиоприемникам иметь один патрон для лампы.

Первые концепции интегральной схемы восходят к 1949 году, когда немецкий инженер Вернер Якоби ^[4] (Siemens AG) ^[5] подал патент на полупроводниковое усилительное устройство, напоминающее интегральную схему ^[6] показаны пять транзисторов на общей подложке в трехкаскадной схеме усилителя.Якоби представил маленькие и дешевые слуховые аппараты как типичное промышленное применение своего патента. О немедленном коммерческом использовании его патента не сообщалось.

Другим ранним сторонником этой концепции был Джеффри Даммер (1909–2002), специалист по радарам, работавший в Королевском радиолокационном учреждении Министерства обороны Великобритании. Даммер представил эту идею общественности на симпозиуме по улучшению качества электронных компонентов в Вашингтоне. 7 мая 1952 г. ^[7] Он провел много публичных симпозиумов для продвижения своих идей и безуспешно пытался построить такую ​​схему в 1956 году.В 1953-1957 годах Сидни Дарлингтон и Ясуро Таруи (Электротехническая лаборатория) предложили аналогичные конструкции микросхем, в которых несколько транзисторов могли иметь общую активную область, но не было электрической изоляции, отделяющей их друг от друга. ^[4]

Монолитная интегральная схема была разработана Мохамедом М. Atall представляет собой процесс поверхностной пассивации, при котором поверхности кремния электрически стабилизируются посредством термического окисления, что позволяет производить монолитные интегральные схемы с использованием кремния.Это послужило основой для планарного процесса, разработанного Джин Хорни в Fairchild Semiconductor в начале 1959 года, который стал ключом к изобретению монолитной интегральной схемы. ^{[8] [9] [10]} Ключевой концепцией монолитной интегральной схемы является принцип изоляции p-n-перехода, который позволяет каждому транзистору работать независимо, даже если он является частью одной и той же микросхемы. кремний. Процесс поверхностной пассивации Аталлы изолировал отдельные диоды и транзисторы, ^[11] , который был распространен на независимые транзисторы на одном куске кремния Куртом Леховеком из Sprague Electric в 1959 году ^[12] , а затем независимо Робертом Нойсом из Fairchild позже. в том же году. ^{[13] [14]}

Первые интегральные схемы

Роберт Нойс изобрел первую монолитную интегральную схему в 1959 году. Чип был сделан из кремния.

Прототипом интегральной схемы послужило создание небольших керамических подложек (так называемых микромодулей ), ^[15] , каждая из которых содержала один миниатюрный компонент. Затем компоненты можно интегрировать и соединить в компактную двух- или трехмерную сеть. Эта идея, которая казалась очень многообещающей в 1957 году, была предложена армии США Джеком Килби ^[15] и привела к недолговечной программе микромодулей (похожей на проект Тинкертой 1951 года).). ^{[15] [16] [17]} Однако по мере того, как проект набирал обороты, Килби придумал революционно новый дизайн: интегральную схему.

Недавно принятый на работу в Texas Instruments Килби записал свои первоначальные идеи для интегральной схемы в июле 1958 г., успешно продемонстрировав первый рабочий пример интегральной схемы 12 сентября 1958 г. ^[18] В своей патентной заявке от 6 февраля 1959 г. ^[19] Килби описал свое новое устройство как «корпус из полупроводникового материала… в котором полностью интегрированы все компоненты электронной схемы». ^[20] ВВС США стали первым заказчиком нового изобретения. ^[21] Килби получил Нобелевскую премию по физике 2000 года за участие в изобретении интегральной схемы. ^[22] Однако изобретением Килби была гибридная интегральная схема (гибридная интегральная схема), а не монолитная интегральная схема (монолитная интегральная схема). ^[23] Микросхема Kilby имела внешние проводные соединения, что затрудняло массовое производство. ^[24]

Через шесть месяцев после Килби Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor изобрел первую по-настоящему монолитную интегральную схему. ^{[25] [24]} Это был новый вариант интегральной схемы, более практичный, чем реализация Килби. Дизайн Нойса был сделан из кремния, а чип Килби - из германия. Монолитный чип Нойса поместил все компоненты на кремниевый чип и соединил их медными линиями. ^[24] Монолитный чип Нойса был изготовлен с использованием планарного процесса, разработанного в начале 1959 года его коллегой Джин Хорни. Современные интегральные схемы основаны на монолитной интегральной схеме Нойса ^{[25] [24]} вместо гибридной интегральной схемы Килби. ^[23]

Программа НАСА «Аполлон» была крупнейшим потребителем интегральных схем с 1961 по 1965 год. ^[26]

Интегральные схемы TTL

Транзисторно-транзисторная (TTL) логика была разработана Джеймсом Л. Бьюи в начале 1960-х годов TRW Inc. TTL стала доминирующей технологией микросхем в 1970-х и начале 1980-х годов. ^[27]

Десятки микросхем TTL были стандартным методом проектирования процессоров для миникомпьютеров и мейнфреймов.Компьютеры Например, мейнфреймы IBM 360, миникомпьютеры PDP-11 и настольные компьютеры Datapoint 2200 построены на биполярных интегральных схемах, ^[28] TTL или еще более быстрой логике с эмиттерной связью (ECL).

МОП-интегральные схемы

Почти все современные интегральные схемы представляют собой металлооксидно-полупроводниковые (МОП) интегральные схемы, состоящие из МОП-транзисторов (полевых транзисторов металл-оксид-кремний). ^[29] MOSFET (также известный как МОП-транзистор), который был изобретен Мохамедом М.Аталла и Давон Канг в Bell Labs в 1959 году, ^[30] , сделали возможным создание интегральных схем высокой плотности. ^[31] Аталла был первым, кто предложил концепцию МОП-интегральной схемы (МОП-ИС) в 1960 году, отметив, что МОП-транзистор прост в обращении, а производство сделало его полезным для интегральных схем. ^[32] В отличие от биполярных транзисторов, которые требовали нескольких шагов в случае изоляции p - n перехода транзисторов в микросхеме, MOSFET не требовали таких шагов, но их можно было легко отделить друг от друга. ^[33] Его преимущества для интегральных схем были повторены Давоном Кангом в 1961 году. ^[34] Файл списка вех IEEE включает первый чип Kilby в 1958 году, ^[35] Planar Hoern process и Planar Noyce в 1959 году, а также MOSFET от Atalla and Kahng в 1959 году. когда-либо произведенным чипом был 16-транзисторный, построенный Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 году. ^[37] General Microelectronics позже представила первую коммерческую МОП-ИС в 1964 году, ^[38] 120-транзисторный сдвиговый регистр, разработанный Робертом Норманом. ^[37] К 1964 году МОП-чипы достигли более высокого уровня плотности транзисторов и более низких производственных затрат, чем биполярные чипы. Сложность МОП-чипов продолжала расти со скоростью, предсказанной законом Мура, что привело к крупномасштабной интеграции (БИС) с сотнями файловых транзисторов на одном МОП-чипе в конце 1960-х годов. ^[39]

После разработки MOSFET с кремниевым затвором Робертом Кервином, Дональдом Кляйном и Джоном Сараче в Bell Labs в 1967 г. все современные интегральные схемы CMOS, он был разработан в Fairchild Semiconductor Федерико Фаггином в 1968 году. ^[41] Использование микросхем MOS LSI для обработки данных было основой первых микропроцессоров, когда инженеры начали осознавать, что полный файл компьютерного процессора может находиться на одной микросхеме MOS LSI.Это привело к изобретению микропроцессора и микроконтроллера в начале семидесятых годов. ^[39] В начале 1970-х технология МОП-интегральных схем позволила использовать сверхбольшую интеграцию (СБИС) более 10 000 транзисторов на одном кристалле. ^[42]

Первоначально компьютеры на основе МОП имели смысл только тогда, когда требовалась высокая плотность, например, в авиации и карманных калькуляторах. Компьютеры, полностью построенные на TTL, такие как Datapoint 2200 1970 года, были намного быстрее и мощнее, чем однокристальные микропроцессоры MOS, такие как Intel 8008 1972 года, до начала 1980-х годов. ^[28]

Прежде всего, достижения в технологии интегральных схем, меньшие функции и более крупные микросхемы позволили количеству МОП-транзисторов в интегральной схеме удваиваться каждые два года. Эта тенденция известна как закон Мура. Первоначально Мур заявил, что он будет удваиваться каждый год, но в 1975 году изменил утверждение на каждые два года. ^[43] Эта увеличенная емкость была использована для снижения затрат и повышения функциональности. В целом, по мере того, как размер функции становится меньше, улучшается почти каждый аспект работы интегральной схемы.Стоимость одного транзистора и потребляемая мощность переключения на транзистор уменьшаются, в то время как объем памяти и скорость увеличиваются в соответствии с отношениями, определяемыми масштабированием Деннарда (масштабирование MOSFET). ^[44] Поскольку увеличение скорости, эффективности и энергопотребления становится очевидным для конечного пользователя, между производителями существует жесткая конкуренция за использование более точной геометрии. С годами размер транзисторов уменьшился с 10 микрон секунд в начале 1970-х годов до 10 нанометров в 2017 году ^[45] с соответствующим миллионным увеличением количества транзисторов на единицу площади.По состоянию на 2016 год типичная площадь чипа варьируется от нескольких квадратных миллиметров до примерно 600 мм ² , с количеством транзисторов до 25 миллионов на мм ² . ^[46]

Ожидаемое уменьшение размеров объектов и необходимый прогресс в смежных областях прогнозировались в течение многих лет Международной дорожной картой полупроводниковых технологий (ITRS). Окончательная версия ITRS была выпущена в 2016 году и заменяется Международной дорожной картой для устройств и систем. ^[47]

Первоначально интегральные схемы были чисто электронными устройствами. Успех интегральных схем привел к интеграции других технологий, пытаясь получить те же преимущества небольшого размера и низкой стоимости. Эти технологии включают механические устройства, оптику и датчики.

• Устройства с зарядовой связью, тесно связанные с датчиками с активными пикселями, являются светочувствительными чипами. Они в значительной степени заменили фотопленку в научных, медицинских и потребительских целях.Ежегодно производятся миллиарды таких устройств для таких приложений, как мобильные телефоны, планшеты и цифровые камеры. Эта подкатегория интегральных схем была удостоена Нобелевской премии в 2009 году. ^[48]
• Очень маленькие механические устройства, приводимые в действие электричеством, могут быть интегрированы с микросхемами. Эта технология известна как микроэлектромеханические системы. Эти устройства были разработаны в конце 1980-х годов под номером ^[49] и используются в различных коммерческих и военных целях.Примеры включают проекторы DLP, струйные принтеры и акселерометры, а также гироскопы MEMS, используемые для раскрытия автомобильных подушек безопасности.
• С начала 21 века интеграция оптических функций (оптические вычисления) в кремниевые чипы активно искалась как в академических исследованиях, так и в промышленности, что привело к успешной коммерциализации интегрированных оптических приемопередатчиков на основе кремния, объединяющих оптические устройства (модуляторы , детекторы, маршрутизация) с электроникой на основе КМОП. ^[50] Интегрированная оптика также разрабатывается с использованием преимуществ развивающейся области физики, известной как фотоника.
• Датчики-чипы также разрабатываются для применения в медицинских имплантатах или других биоэлектронных устройствах. ^[51] Во избежание этого в таких биогенных средах, коррозии или биодеградации открытых полупроводниковых материалов следует использовать специальные методы герметизации. ^[52]

По состоянию на 2018 год ^{[обновление]} подавляющее большинство всех транзисторов представляют собой МОП-транзисторы, выполненные в один слой на одной стороне кремниевого чипа в плоской двумерной форме планарного процесса.Исследователи создали прототипы нескольких многообещающих альтернатив, таких как:

• различные подходы к укладке нескольких слоев транзисторов для формирования файла трехмерной интегральной схемы (3DIC), например, с помощью кремния через «монолитное 3D», ^[53] соединение провода в стеке, ^[54] и другие методики.
• транзисторы из других материалов: графеновые транзисторы, молибденитовые транзисторы, полевые транзисторы с углеродными нанотрубками, транзисторы из нитрида галлия, транзистороподобные электронные устройства на основе нанопроводов, органические полевые транзисторы и т.д.
Изготовление транзисторов
• по всей поверхности небольшого кремниевого шарика. ^{[55] [56]}
• модификации подложки, как правило, «гибкие транзисторы» для гибкого дисплея или другой гибкой электроники, что может привести к созданию складного компьютера транзисторов меньшего размера, компании используют многочиповые модули, трехмерные интегральные схемы, корпус на корпусе, память с высокой пропускной способностью и наращиваемые силиконовые втулки для повышения эффективности и уменьшения размера без необходимости уменьшать размер транзисторов.Такие методы известны как усовершенствованная упаковка. ^[57] Усовершенствованная упаковка в основном делится на 2.5D и 3D упаковку. 2.5D описывает такие подходы, как многокристальные модули, а 3D описывает подходы, в которых кристаллы расположены тем или иным образом, например, пакетная упаковка и память с высокой пропускной способностью. Все подходы включают 2 или более штампов в одном корпусе. ^{[58] [59] [60] [61] [62]} В качестве альтернативы, такие подходы, как 3D NAND, укладывают несколько слоев на один куб.

  Проект

  Стоимость проектирования и разработки сложной интегральной схемы довольно высока, обычно в пределах десятков миллионов долларов. ^{[63] [64]} Следовательно, производство крупносерийных интегральных схем имеет только экономический смысл, поэтому единовременные инженерные затраты (NRE) обычно распределяются на миллионы производственных единиц.

  Современные полупроводниковые микросхемы состоят из миллиардов компонентов и слишком сложны, чтобы создавать их вручную.Необходимы программные инструменты, помогающие дизайнеру. Автоматизация электронного проектирования ( EDA ), также называемая электронным автоматизированным проектированием ( ECAD ), ^[65] , представляет собой категорию программных инструментов для проектирования электронных систем, включая интегральные схемы. Инструменты работают вместе в файле Design Flow, который инженеры используют для проектирования и анализа целых полупроводниковых систем.

  Типы

  Интегральные схемы можно разделить на аналоговые, ^[66] , цифровые ^[67] и смешанные, ^[68] , состоящие из аналоговой и цифровой сигнализации на одной интегральной схеме.

  Цифровые интегральные схемы могут включать любую из ^[69] до миллиардов ^[46] логических вентилей, триггеров, мультиплексоров и других схем размером более нескольких квадратных миллиметров. Небольшой размер этих схем обеспечивает высокую скорость, низкие потери мощности и более низкую стоимость производства по сравнению с интеграцией на уровне платы. Обычно эти цифровые интегральные схемы, микропроцессоры, DSP и микроконтроллеры работают с использованием булевой алгебры в процессе обработки сигналов «единица» и «ноль».

  Среди самых передовых интегральных схем — микропроцессоры или « ядер », которые управляют всем, от персональных компьютеров и сотовых телефонов до цифровых микроволновых технологий. Микросхемы цифровой памяти и специализированные интегральные схемы (ASIC) являются примерами других семейств интегральных схем, которые сегодня важны для информационного общества.

  В 1980 году были разработаны программируемые логические устройства. Эти устройства содержат схемы, логические функции и возможности подключения которых могут быть запрограммированы пользователем, а не производителем микросхемы.Это позволяет запрограммировать одну ИС для выполнения различных функций типа БИС, таких как логические вентили, гадюки и регистры. Программируемость существует как минимум в четырех формах: устройства, которые можно запрограммировать только один раз, устройства, которые можно стереть, а затем перепрограммировать с помощью ультрафиолетового излучения, устройства, которые можно (пере)программировать с помощью флэш-памяти, и программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA). ), который можно запрограммировать в любое время, в том числе во время работы.Текущие ПЛИС могут (с 2016 г.) реализовывать эквивалент миллионов вентилей и работать на частотах до 1 ГГц. ^[70]

  Аналоговые интегральные схемы, такие как датчики, схемы управления энергопотреблением и операционные усилители (операционные усилители), работают путем обработки непрерывных сигналов. Они выполняют аналоговые функции, такие как усиление, активная фильтрация, демодуляция и микширование. Аналоговые ИС снижают нагрузку на проектировщиков схем, поскольку вместо проектирования и/или создания сложных аналоговых схем с нуля доступны профессионально разработанные аналоговые схемы.

  Интегральные схемы также могут объединять аналоговые и цифровые схемы на одном кристалле для создания таких функций, как аналого-цифровые преобразователи и цифро-аналоговые преобразователи. Такие схемы со смешанными сигналами имеют меньшие размеры и меньшую стоимость, но должны тщательно учитывать интерференцию сигналов. До конца 90-х радиоприемники не могли производиться с такими же дешевыми КМОП-процессами, как микропроцессоры. Но с 1998 года было разработано большое количество радиочипов с использованием процессов RF CMOS.Примеры включают беспроводной телефон Intel DECT или микросхемы 802.11 (Wi-Fi), созданные Atheros и другими компаниями. ^[71]

  Современные дистрибьюторы электронных компонентов часто подразделяют огромное количество доступных в настоящее время ИС на подкатегории:

  Производство

  Производство

  Визуализация небольшой стандартной ячейки с тремя металлическими слоями (диэлектрик удален). Конструкции песочного цвета представляют собой металл для соединения, а вертикальные стойки представляют собой контакты, обычно вольфрамовые вилки.Красноватые структуры - это поликремниевые ворота, а твердое тело внизу - кристаллический кремний. Большое количество. Схема файловой структуры микросхемы CMOS, построенная в начале 21 века. На рисунке показан LDD-MISFET на подложке SOI с пятью слоями металлизации и рельефом припоя для соединения флип-чипов. Он также показывает раздел для FEOL (начальный этап линии), BEOL (конечный этап линии) и первые части внутреннего процесса.

  Полупроводниковый файл из периодической таблицы химических элементов был определен как наиболее вероятный материал для твердотельной вакуумной трубки .Начиная с оксида меди, переходя к германию, затем в 1940-х и 1950-х годах систематически изучались кремниевые материалы. Сегодня монокристаллический кремний является основным субстратом, используемым для интегральных схем, хотя некоторые соединения III-V таблицы Менделеева, такие как арсенид галлия, используются для специализированных приложений, таких как светодиоды, лазеры, солнечные элементы и высокоскоростные интегральные схемы. На отработку методов создания кристаллов ушли десятилетия с минимальными изъянами в кристаллической структуре полупроводниковых материалов.

  Полупроводниковые интегральные схемы изготавливаются в формате планарного процесса, который включает три основных этапа процесса: фотолитографию, осаждение (например, химическое осаждение из паровой фазы) и травление. Основные этапы процесса дополняются аплодисментами и уборкой. Вместо этого можно использовать более новые или более мощные многокадровые транзисторы FinFET или GAAFET вместо плоских, начиная с 22-нм (Intel) или 16/14-нм узлов. ^[72]

  Пластины монокристаллического кремния используются в большинстве приложений (или в специальных приложениях используются другие полупроводники, такие как арсенид галлия).Пластина не обязательно должна быть полностью силиконовой. Фотолитография используется для маркировки различных участков подложки, легированной поликремнием, изоляторов или металлических (обычно алюминиевых или медных) следов или нанесенных на них. Легирующие примеси — это примеси, преднамеренно введенные в полупроводник для модуляции его электронных свойств. Легирование — это процесс добавления примесей в полупроводниковый материал.

  • Интегральные схемы состоят из множества перекрывающихся слоев, каждый из которых определяется фотолитографией и обычно представлен разными цветами.Одни слои определяют места диффузии различных примесей в подложку (называемые диффузионными слоями), другие — места имплантации дополнительных ионов (имплантатные слои), третьи — проводники (слои легированного поликремния или металла), а третьи — связи между проводящими слоями. слои (сквозные или контактные слои). Все компоненты состоят из определенной комбинации этих слоев.
  • При самовыравнивании КМОП процесс и транзистор формируются везде, где слой затвора (полисиликоновый или металлический) пересекает диффузионный слой.
  • Емкостные структуры, по форме очень похожие на параллельные проводящие пластины традиционного электрического конденсатора, сформированы в соответствии с площадью «пластин» с изоляционным материалом между пластинами. Конденсаторы с широким диапазоном размеров распространены в интегральных схемах.
  • Иногда на микросхеме образуются извилистые полосы резисторов разной длины, хотя большинству логических схем резисторы не нужны. Отношение длины резистивной конструкции к ее ширине в сочетании с удельным сопротивлением листа определяет сопротивление.
  • Реже индуктивные структуры могут быть построены в виде небольших катушек на микросхеме или смоделированы гираторами.

  Поскольку КМОП-устройство потребляет ток только от перехода между логическими состояниями, КМОП-устройства потребляют значительно меньше тока, чем биполярный транзистор устройства.

  Оперативная память — самый обычный тип интегральной схемы; поэтому устройства с наибольшей плотностью являются памятью; но даже микропроцессор будет иметь память на чипе.(См. регулярную структуру массива в нижней части первого изображения. ^{[ какой? ]} ) Несмотря на то, что структуры сложны — с шириной, которая уменьшалась в течение десятилетий — слои остаются намного тоньше, чем ширина устройства. Слои материала производятся аналогично фотографическому процессу, хотя в видимом спектре есть световые волны, их нельзя использовать для «обнажения» слоя материала, поскольку они были бы слишком велики для особенностей. Таким образом, фотоны более высокой частоты (обычно ультрафиолетовые) используются для формирования узоров для каждого слоя.Поскольку каждая функция настолько мала, электронные микроскопы являются незаменимыми инструментами для инженерного процесса, который может отлаживать производственный процесс.

  Каждое устройство тестируется перед упаковкой с использованием автоматизированного испытательного оборудования (ATE) в процессе, известном как тестирование планшета или зондирование планшета. Затем пластина разрезается на прямоугольные блоки, каждый из которых называется штампом и . Каждая исправная матрица (во множественном числе плашки , плашки или плашки ) затем соединяется с пучком алюминиевыми (или золотыми) соединительными проводами, которые соединены термозвуком ^[73] с эполетами , обычно расположенными по краю умереть.Термозвуковая связь была впервые введена А. Кукуласом, который предоставил надежные средства для создания этих важных электрических соединений с внешним миром. После упаковки приборы проходят окончательные испытания на том же или аналогичном АТС, используемом для зондирования пластин. Можно также использовать промышленную компьютерную томографию. Стоимость тестирования может составлять более 25% от стоимости производства более дешевых продуктов, но может быть незначительной для менее эффективных, больших или более дорогих устройств.

  По состоянию на 2016 год, ^{[обновление]} , производственное предприятие (широко известное как fab semiconductor ) может стоить более 8 миллиардов долларов. ^[74] Стоимость производственного объекта со временем увеличивается из-за увеличения сложности новых продуктов. Это известно как Закон Рока. На сегодняшний день в наиболее передовых процессах используются следующие технологии:

  Интегральные схемы могут производиться собственными силами производителями интегрированного оборудования (IDM) или с использованием модели Foundry.IDM — это вертикально интегрированные компании (например, Intel и Samsung), которые разрабатывают, производят и продают свои собственные интегральные схемы и могут предлагать услуги по проектированию и/или производству (литейному производству) другим компаниям (последние часто не имеют фабрики). В модели литейного производства без производственных мощностей (например, Nvidia разрабатывает и продает только микросхемы, а производство отдает на аутсорсинг чистым литейным цехам, как, например, TSMC. Эти литейные цеха могут предлагать услуги по проектированию микросхем. комплект, разработанный в 1970 г. ^[76]

  Первые интегральные схемы представляли собой плоские блоки в керамической оболочке, которые долгие годы использовались военными из-за их надежности и небольшого размера.Коммерческая упаковка схемы быстро перешла на двойную упаковку (DIP), сначала из керамики, а затем из пластика. В 1980-х годах количество контактов в схемах СБИС превысило практический предел упаковки DIP, что привело к корпусам с сеткой контактов (PGA) и бессвинцовым держателем микросхем (LCC). Упаковка для поверхностного монтажа появилась в начале 1980-х годов и стала популярной в конце 1980-х годов с использованием более тонкой свинцовой смолы с грузом в форме крыла чайки или свинца J, примером чего является носитель Small Outline Packaging (SOIC), который покрывает площадь примерно на 30-50% меньше, чем эквивалентный DIP, и обычно на 70% тоньше.Этот пакет имеет штифты типа «крыло чайки», выступающие с двух длинных сторон, и расстояние между выводами 0,050 дюйма.

  В конце 1990-х пластиковый четырехместный плоский корпус (PQFP) и корпус с тонким контуром (TSOP) стали наиболее популярными для устройств с большим количеством контактов, хотя корпуса PGA все еще используются для современных микропроцессорных устройств.

  Ball Grid (BGA) существует с 1970-х годов В 1990-х годах были разработаны пакеты Flip-chip Ball Grid Packs, которые допускают гораздо большее количество контактов, чем другие типы пакетов.В корпусе FCBGA кристалл устанавливается вверх ногами (перевернутый) и соединяется с шариками корпуса через подложку корпуса, аналогичную печатной плате, а не через провода. Пакеты FCBGA позволяют использовать массив входных-выходных сигналов (называемых Area-I/O), которые распределяются по всей матрице, а не ограничиваются ее периферией. Устройства BGA имеют то преимущество, что не требуют специального разъема, но их гораздо сложнее заменить в случае отказа устройства.Intel

  перешел с PGA на Land Grid Array (LGA) и BGA, начиная с 2004 года, а последний сокет PGA был выпущен в 2014 году для мобильных платформ. По состоянию на 2018 г. ^{[обновление]} AMD использует пакеты PGA в популярных процессорах для настольных ПК, пакеты ^[77] BGA в мобильных процессорах, ^[78] и высокопроизводительные микропроцессоры для настольных компьютеров и серверов используют пакеты LGA. ^[79]

  Электрические сигналы, выходящие из матрицы, должны проходить через электрически соединительный материал между матрицей и корпусом, через токопроводящие дорожки (дорожки) в корпусе, через проводники, соединяющие корпус с токопроводящими дорожками на печатной плате.Материалы и структуры, используемые на пути, по которому должны проходить эти электрические сигналы, имеют очень разные электрические свойства по сравнению с теми, которые достигают разных частей одной и той же матрицы. В результате они требуют специальных методов проектирования, чтобы гарантировать, что сигналы не будут искажены и будут иметь значительно большую электрическую энергию, чем сигналы, ограниченные самой матрицей.

  Когда несколько штампов упакованы в одну упаковку, получается система упаковки, сокращенно обозначаемая как Sip .Многочиповый модуль ( MCM ) создается путем объединения нескольких кристаллов на небольшой подложке, часто сделанной из керамики. Различие между большим MCM и маленькой печатной платой иногда размыто.

  Упакованные чипы обычно достаточно велики, чтобы содержать идентифицирующую информацию. Четыре общих раздела — это название или логотип производителя, номер детали, номер партии и серийный номер, а также четырехзначный код даты, который позволяет определить, когда чип был изготовлен.Технология очень маленького поверхностного монтажа деталей часто имеет только номер, используемый в справочной таблице производителя для определения характеристик интегральной схемы.

  Дата изготовления обычно указывается в виде двузначного года, за которым следует двухзначный код недели, так что деталь, обозначенная кодом 8341, была произведена на 41-й неделе 1983 г. или примерно в октябре 1983 г.

  Интеллектуальная собственность

  Возможность копирования путем фотографирования каждого слоя интегральной схемы и подготовки фотошаблона для его изготовления на основе полученных фотографий является причиной введения правовых норм, касающихся защиты печатных плат.Закон о защите полупроводниковых микросхем 1984 г. установил защиту интеллектуальной собственности для фоторезистов, используемых в производстве интегральных схем. ^[80]

  В 1989 г. в Вашингтоне состоялась дипломатическая конференция, на которой был принят Договор об интеллектуальной собственности на интегральные схемы ^[81] (Договор IPIC).

  Договор об интеллектуальной собственности на интегральные схемы, также известный как Вашингтонский договор или Договор IPIC (подписан в Вашингтоне 26 мая 1989 г.) Не применяется в настоящее время, но договор был частично включен в ЭКСКУРСИИ. ^[82]

  Национальные правила защиты конструкций интегральных схем были приняты во многих странах, включая Японию, ^[83] ЕС, ^[84] Великобританию, Австралию и Корею. Великобритания приняла Закон об авторском праве, образцах и патентах 1988 г., c. 48, § 213, после того, как первоначально заняла позицию, согласно которой закон об авторском праве полностью защищает топографии чипов. См. British Leyland Motor Corp.v Армстронг Патентс Ко.

  Критика неадекватности подхода к авторскому праву в Великобритании с точки зрения индустрии микросхем США резюмируется в «Дальнейшем развитии прав на микросхемы». ^[85]

  В Австралии в 1989 г. был принят Закон о схемах схем как sui generis форма защиты микросхем. Корея приняла Закон № о проектировании интегральных микросхем для полупроводников .

  Другие события

  Эта статья должна быть обновлена ​​ .Пожалуйста, обновите этот раздел, чтобы отразить последние события или новую доступную информацию. (октябрь 2018 г.)

  Судя по всему, будущие разработки будут следовать парадигме многоядерных многопроцессорных систем, уже используемой многоядерными процессорами Intel и AMD. Раппорт Инк. а IBM начала поставки KC256 в 2006 году с 256-ядерным микропроцессором. Еще в феврале — августе 2011 года Intel представила прототип «некоммерческого» чипа с 80 ядрами.Каждое ядро ​​может выполнять свои задачи независимо от других. Это реакция на ограничение тепла в зависимости от скорости, которая должна быть достигнута ^{[ когда? ]} с использованием существующей транзисторной технологии (см. Расчетная тепловая мощность). Этот проект представляет собой новую задачу для программирования чипов. Языки параллельного программирования, такие как язык программирования X10 с открытым исходным кодом, призваны помочь в решении этой задачи. ^[86]

  Поколения

  На заре появления простых интегральных схем широкомасштабная технология ограничивала каждую схему всего несколькими транзисторами, а низкая степень интеграции означала, что процесс проектирования был относительно простым.Выход продукции также был довольно низким по сегодняшним меркам. По мере развития металлооксидных полупроводников (МОП) миллионы, а затем и миллиарды МОП-транзисторов можно было разместить на одном кристалле, ^[87] , и хорошие конструкции требовали тщательного планирования, начиная с области автоматизации проектирования электроники или EDA.

  4 up to 10 90 431 13 to 99 904 large-scale integration 1971 90 431 very large-scale integration 90,431 10,000 to 99,999 90 445

  Малая интеграция (SSI)

  Первые интегральные схемы содержали всего несколько транзисторов.Ранние цифровые схемы, содержащие десятки транзисторов, имели несколько логических вентилей, а ранние линейные ИС, такие как Plessey SL201 или Philips TAA320, имели только два транзистора. С тех пор количество транзисторов в интегральной схеме резко возросло. Термин «крупномасштабная интеграция» (LSI) впервые был использован ученым IBM Рольфом Ландауэром при описании теоретической концепции; ^[90] этот термин породил термины «мелкомасштабная интеграция» (SSI), «среднемасштабная интеграция» (MSI), «очень крупномасштабная интеграция» (VLSI) и «очень крупномасштабная интеграция» (ULSI)) .Ранние интегральные схемы были SSI.

  Схемы SSI были ключевыми на ранней стадии авиационных проектов, а аэрокосмические проекты вдохновили на разработку технологии. И Missile Minuteman, и Program Apollo нуждались в легких цифровых компьютерах для своих инерциальных систем наведения. Хотя светодиодный компьютер самонаведения Apollo и мотивированная технология IC, ^[91] , именно ракета Minuteman заставила его начать массовое производство. В 1962 году на ракетную программу Minuteman и различные другие программы ВМС США приходилось 4 миллиона долларов на рынке IC.и к 1968 году расходы правительства США на космос и оборону по-прежнему составляли 37% от 312 миллионов долларов общего производства.

  Спрос со стороны правительства США поддерживал зарождающийся рынок микросхем до тех пор, пока затраты не упали настолько, чтобы позволить компаниям, производящим интегральные схемы, выйти на промышленный рынок и, в конечном счете, на потребительский рынок. Средняя цена микросхемы упала с 50 долларов в 1962 году до 2,33 доллара в 1968 году.Типичным применением является обработка FM-аудио между несущими в телевизионных приемниках.

  Первыми прикладными микросхемами MOS были микросхемы малой интеграции (SSI). ^[93] Следующий Мохамед М. Аталла предложил МОП-чип в 1960 году, ^[32] Самым ранним из когда-либо произведенных экспериментальных МОП-чипов был 16-транзисторный чип, построенный Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 году. ^[37] Первое практическое применение чипов MOS SSI было на спутнике НАСА. ^[93]

  Интеграция среднего масштаба (MSI)

  Следующим шагом в развитии интегральных схем стало внедрение устройств, содержащих сотни транзисторов на каждом кристалле, известных как «масштаб интеграции среднего масштаба» (MSI).

  Масштабирование полевых МОП-транзисторов Эта технология сделала возможным создание микросхем высокой плотности. ^[31] К 1964 году МОП-чипы достигли более высокого уровня плотности транзисторов и более низких производственных затрат, чем биполярные чипы. ^[39]

  В 1964 году Фрэнк Ванласс продемонстрировал однокристальный 16-разрядный регистр сдвига, который он разработал с помощью удивительных тогда 120 МОП-транзисторов на одном кристалле. ^{[93] [94]} В том же году General Microelectronics представила первый рекламный МОП-чип, состоящий из 120 штук МОП-транзисторов с p-канальными транзисторами. ^[38] Это был 20-битный регистр сдвига, разработанный Робертом Норманом ^[37] и Фрэнком Ванлассом. ^[95] Сложность микросхем МОП продолжала расти со скоростью, предсказанной законом Мура, что привело к появлению в конце 1960-х годов микросхем с сотнями МОП-транзисторов. ^[39]

  Крупномасштабная интеграция (LSI)

  Дальнейшее развитие, обусловленное той же технологией масштабирования MOSFET и экономическими факторами, привело к «большой интеграции» (LSI) в середине 1970-х годов.В 1980-х с десятками тысяч транзисторов на чип. ^[96]

  Маски, используемые для обработки и производства устройств SSI, MSI и ранних устройств LSI и VLSI (таких как микропроцессоры в начале 1970-х годов), в основном изготавливались вручную, часто с использованием ленты Rubylithta или тому подобного. ^[97] Для больших или сложных интегральных схем (таких как память или процессоры) это часто делалось специально нанятыми специалистами по компоновке схем под наблюдением группы инженеров, которые вместе с схемотехниками проверяли и подтверждали правильность и полнота каждой маски.

  Интегральные схемы, такие как ОЗУ емкостью 1 Кбит, микросхемы калькуляторов и первые микропроцессоры, которые начали производиться в умеренных количествах в начале 1970-х годов, имели менее 4000 транзисторов. Настоящие БИС, насчитывающие около 10 000 транзисторов, начали производить примерно в 1974 году. Для памяти обычных компьютеров и микропроцессоров второго поколения.

  Некоторые чипы SSI и MSI, такие как дискретные транзисторы, все еще производятся серийно, как для обслуживания старого оборудования, так и для создания новых устройств, для которых требуется всего несколько вентилей.Например, файл серии 7400 с микросхемами TTL стал стандартом де-факто и продолжает производиться.

  Очень большая интеграция (VLSI)

  Top Linking on Intel 80486 DX2 Микропроцессорная матрица

  Последним шагом в процессе разработки, который начался в 1980-х годах и продолжается по настоящее время, является «Очень большая интеграция» (VLSI). Разработка началась с сотен тысяч транзисторов в начале 1980-х годов, начиная с ^{[обновление]} 2016 года, количество транзисторов продолжает расти и превышает десять миллиардов транзисторов на чип.

  Для достижения такой повышенной плотности потребовались многочисленные изменения. Производители перешли к более мелким принципам проектирования MOSFET и более чистым производственным мощностям, чтобы они могли производить микросхемы с большим количеством транзисторов и поддерживать адекватную производительность. Путь совершенствования процессов был изложен в Международной дорожной карте полупроводниковых технологий (ITRS), которая была заменена Международной дорожной картой для устройств и систем (IRDS). Электронные инструменты проектирования усовершенствованы настолько, что практически позволяют завершить эти проекты в разумные сроки.В более энергосберегающих CMOS упоминаются NMOS и PMOS, что позволяет избежать чрезмерного увеличения энергопотребления. Современные устройства СБИС содержат столько транзисторов, слоев, межсоединений и других функций, что проверить маски или сделать оригинальную конструкцию вручную уже невозможно. Вместо этого инженеры используют инструмент EDA для выполнения большинства работ по функциональной проверке. ^[98]

  В 1986 г. была представлена ​​первая мегабитная оперативная память, а также схемы (ОЗУ), содержащие более миллиона транзисторов.Чипы микропроцессоров превысили отметку в миллион транзисторов в 1989 году и один миллиард транзисторов в 2005 году. ^[100]

  ULSI, WSI, SoC и 3D-IC

  Чтобы отразить дальнейшее увеличение сложности, для схем с более чем 1 миллионом транзисторов был предложен термин ULSI , что означает «очень крупномасштабная интеграция». . ^[101]

  Интеграция в масштабе пластин (WSI) — это способ создания очень больших интегральных схем, использующих всю кремниевую пластину для производства одного «суперчипа». Сочетая большой размер и уменьшенную компоновку, WSI может значительно снизить стоимость некоторых систем, особенно суперкомпьютеров с массовым параллелизмом. Название происходит от термина Интеграция в очень больших масштабах, т.е. современное состояние в период развития WSI. ^[102]

  Система на кристалле (SoC или SOC) — это интегральная схема, в которой все компоненты, необходимые для компьютера или другой системы, содержатся в одном кристалле.Конструкция такого устройства может быть сложной и дорогостоящей, и, хотя интеграция всех необходимых компонентов на одном кристалле может дать преимущества в производительности, стоимость лицензирования и разработки машины с одним кристаллом по-прежнему перевешивает использование отдельных устройств. При надлежащем лицензировании эти недостатки компенсируются более низкими затратами на производство и сборку и значительно сниженным бюджетом мощности: поскольку сигналы между компонентами поддерживаются в актуальном состоянии, требуется гораздо меньше энергии (см. Комплектация). ^[103] Кроме того, источники и адресаты сигналов физически находятся ближе к кристаллу, что сокращает длину кабеля и, следовательно, задержку, смещая затраты на электроэнергию и потери тепла при обмене данными между модулями на одном чипе. Это привело к исследованию так называемой сети на кристалле (NoC), которая применяет методологию проектирования системы на кристалле к цифровым коммуникационным сетям, в отличие от традиционных шинных архитектур.

  Трехмерная интегральная схема (3D-IC) имеет два или более слоев активных электронных компонентов, которые вертикально и горизонтально объединены в одну схему.Межуровневая связь использует матричную сигнализацию, поэтому энергопотребление намного ниже, чем в эквивалентных отдельных схемах. Разумное использование коротких стояков позволяет значительно сократить общую длину провода, позволяя работать быстрее. ^[104]

  Силиконовые этикетки и граффити

  Для обеспечения возможности отслеживания во время производства большинство кремниевых чипов имеют серийный номер в одном углу. Также часто добавляется логотип производителя. Сах, Чжи-Тан (октябрь 1988 г.). «Эволюция МОП-транзистора - от концепции до СБИС» (PDF) . Процедура IEEE . 76 (10): 1280–1326 (1290). Бибкод: 1988IEEEEP..76.1280S. дои: 10.1109 / 5.16328. ISSN 0018-9219. Те из нас, кто исследовал кремниевые материалы и устройства с 1956 по 1960 год, признали эту успешную попытку группы Atalli Bell Labs по стабилизации поверхности кремния наиболее важным и значительным технологическим достижением, которое проложило путь к технологии интегральных схем. Натавад, Л.; Заргари, М.; Самавати, Х .; Мехта, С.; Хейрхаки, А.; Чен, П.; Гонг, К.; Вакили-Амини, Б.; Хван, Дж.; Чен, М.; Терровитис, М.; Качиньский, Б.; Лимотиракис, С.; Мак, М.; Ган, Х .; Ли, М.; Абдоллахи-Алибейк, Б.; Байтекин, Б.; Онодера, К.; Мендис, С.; Чанг, А.; Джен, С.; Су, Д.; Вули, Б. «20.2: Двухдиапазонная система на кристалле CMOS MIMO Radio для беспроводной локальной сети IEEE 802.11n» (PDF) . Веб-хостинг объекта IEEE . IEEE. Получено 22 октября 2016 г. Тополь, А.В.; Тюльпан, округ Колумбия, Ла; Ши, Л; и др., др. (2006). «Трехмерные интегральные схемы». Журнал исследований и разработок IBM . 50 (4.5): 491-506. дои: 10.1147 / рд.504.0491. S2CID 18432328.

  Дальнейшее чтение

  • Veendrick, H.J.M. (2017). ИС CMOS нм, от основ до ASIC . Джемпер. ISBN 978-3-319-47595-0 .
  • Бейкер Р.Дж. (2010). CMOS: схемотехника, компоновка и моделирование (Ed.3). Wiley-IEEE. ISBN 978-0-470-88132-3 .
  • Марш, Стивен П. (2006). Практичный дизайн MMIC . Дом Артек. ISBN 978-1-59693-036-0 .
  • Камензинд, Ханс (2005). Проектирование аналоговых схем (PDF). Виртуальный книжный червь. ISBN 978-1-58939-718-7 . Архивировано из оригинала (PDF) 12 июня 2017 г. Ханс Камензинд изобрел таймер 555
  • Ходжес, Дэвид; Джексон, Гораций; Салех, Ресве (2003). Анализ и проектирование цифровых интегральных схем . Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-228365-5 .
  • Рабей, Дж.М.; Чандракасан, А.; Николич, Б. (2003). Цифровые интегральные схемы (2-е изд.). Человек. ISBN 978-0-13-0-1 .
  • Мед, Карвер; Конвей, Линн (1980). Введение в системы СБИС . Издатель Аддисон Уэсли. ISBN 978-0-201-04358-7 .

  Внешние ссылки

  Общее

  Патенты

  90 200
  US3,138,743 - Миниатюрная электронная схема - J.S. Kilby
  US3,138,747 - Полупроводниковая интегральная схема - R.F. Stewart 90 204 90 201 US3 261 081 - Процесс производства миниатюрных электронных схем - J.S. Kilby
  US3,434,015 - Конденсатор для миниатюрных электронных схем или аналогичный - J.. Kilby

  Производство матриц интегральных схем

  .90 000 лауреатов Нобелевской премии по физике

  Арвид Карлссон.

  Пола Грингарда.

  Эрик Кандел.

  Структура синаптической бляшки представляет собой контакт между двумя нейронами.

  Нервная система аплизии моллюска состоит всего из 20 тысяч нейронов, поэтому на ней удобно изучать процессы запоминания.

  2000 Нобелевские премии по физиологии и медицине для шведа Арвида Карлссона и американцев Пола Грингарда и Эрика Канделя. Их работа позволила понять, как сигналы передаются в нервную систему от одного нейрона к другому. Этот процесс происходит в местах их соприкосновения — так называемых синапсы. Длинный отросток одного нейрона заканчивается в теле другого отростком — пластинкой, в которой постоянно образуются интермедиаты. При поступлении нервного сигнала с отростком эти вещества, скапливаясь в микроскопических везикулах, выбрасываются в щель между пластинкой и принимающим нейроном и открывают каналы для ионов в мембране последнего.Поток ионов начинается между внутренней частью нейрона и окружающей средой, что и составляет суть нервного импульса.

  Арвид Карлссон, работающий на кафедре фармакологии Гетеборгского университета, обнаружил, что дофамин является важным медиатором для мозга (до его исследования считалось, что дофамин используется в организме только как промежуточное звено для производства другого вещества). известный медиатор норадреналин). Это открытие привело к разработке лекарств для лечения нервных заболеваний, связанных с недостаточной выработкой дофамина в головном мозге, таких как болезнь Паркинсона.

  Пол Грингард, исследователь Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке, раскрыл детали процесса передачи нервного импульса через синапс с помощью посредников. Он показал, что дофамин, попадая в синаптическую щель, приводит к повышению концентрации другого медиатора — циклического аденозинмонофосфата, который в свою очередь активирует особый фермент, задачей которого является присоединение фосфатных групп к молекулам некоторых белков (фосфорилатов). белки). Ионные каналы в мембране нейрона закрыты пробками из специального белка.При присоединении фосфата к молекулам этого белка они меняют форму и в пробках появляются отверстия, которые позволяют ионам двигаться. Оказалось, что многие другие процессы нервной клетки точно контролируются фосфорилированием и дефосфорилированием белков.

  Эрик Кандель, австрийский исследователь Колумбийского университета (США), изучающий память тропического морского моллюска Alysia, обнаружил, что открытие Грингардом механизма фосфорилирования белков, контролирующих движение ионов через мембрану, также связано с памятью формирование.Позже Кандель показал, что кратковременная память основана на изменении формы белков за счет добавления фосфатов, а долговременная память основана на синтезе новых белков. Недавно Эрик Кандел создал фармацевтическую компанию, которая на основе его открытий будет разрабатывать препараты для улучшения памяти.

  О лауреатах Нобелевской премии по физике - Ж.И. Алферове, Т. Кремере и Д.-С. Килби - можно прочитать в журнале "Наука и жизнь" №12, 2000 г.

  Литература
  Гао Синьцзянь.Нобелевская премия по литературе 2000 г.
  Первый китайский писатель, лауреат Нобелевской премии, гражданин Франции. За произведения общечеловеческого значения, отмеченные горечью за положение человека в современном мире.

  Медицина
  Арвид Карлссон. Нобелевская премия по медицине 2000 г.
  За открытие того, что дофамин действует как нейротрансмиттер и необходим для контроля двигательных функций человека.

  Медицина
  Пола Грингарда.Нобелевская премия по медицине 2000 г.
  Американский биохимик. За открытие механизма действия дофамина и других нейротрансмиттеров.

  Медицина
  Эрик Кандел. Нобелевская премия по медицине 2000 г.
  Американский психиатр и нейробиолог Эрик Ричард Кандел родился 7 ноября 1929 года в Вене в еврейской семье. В 2000 году Эрик Кандель вместе с Арвидом Карлссоном и Полом Грингардом получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, связанные с передачей сигналов в нервной системе».

  Комната
  Ким Дэ Джун. Нобелевская премия мира, 2000 г.
  Президент Ким Дэ Чжун родился 3 декабря 1925 года в небольшой деревне на острове у юго-западного побережья Южной Кореи. За кропотливую работу по воссоединению Северной и Южной Кореи и укреплению демократии и прав человека в Южной Корее и Восточной Азии в целом.

  Химические вещества
  Алана Хигера. Нобелевская премия по химии 2000 г.
  Алан Хигер родился 22 января 1936 года в одном из небольших городков штата Айова в семье дореволюционных еврейских эмигрантов из России.В 2000 г. Хигер вместе с А. МакДиармидом и Х. Ширакавой были удостоены Нобелевской премии «за открытие и разработку полимерных проводников».

  Химические вещества
  Алан Макдермид. Нобелевская премия по химии 2000 г.
  Алан МакДиармид родился 14 апреля 1927 г. в Мастерстоне, Новая Зеландия. В 2000 г. МакДиармид, А. Хигер и Х. Ширакава получили Нобелевскую премию «за открытие и разработку проводящих полимеров».

  Химические вещества
  Хидэки Сиракава.Нобелевская премия по химии 2000 г.
  Родилась 20 августа 1936 г. в Токио, третий ребенок доктора Хадзутару и дочери буддийского священника Фуюно. В 2000 г. Ширакаве вместе с А. МакДиармидом и А. Хигером была присуждена Нобелевская премия «за открытие и разработку проводящих полимеров».

  Физика
  Жорес Алферов. Нобелевская премия по физике, 2000 г.
  Премия нашла героя до глубокой старости. 10 октября 2000 г. По всем российским телепрограммам было объявлено, что Ж.И. Алферов Нобелевская премия по физике за 2000 год. Исследования Жореса Алферова действительно создали новое направление - физику гетероструктур, электронику и оптоэлектронику. Солнечные панели на основе гетероструктур были построены еще в 1970-х годах.

  Физика
  Герберт Кремер. Нобелевская премия по физике 2000 г.
  За разработку технологии полупроводников.

  Физика
  Джек Килби. Нобелевская премия по физике 2000 г.
  За исследования в области интегральных схем.

  Эконом
  Джеймс Хекман. Нобелевская премия по экономике 2000 г.
  За развитие теории и методов анализа.

  Эконом
  Дэниела Макфаддена. Нобелевская премия по экономике 2000 г.
  За развитие теории и методов анализа.

  Жорес И. Алферов / Россия / (1/4)

  Герберт Кремер / США / (1/4)

  Содержание - за открытия в области полупроводниковых гетероструктур для быстродействующей электроники и оптоэлектроники (создание быстродействующих лазерных транзисторов и диодов).

  Джек С. Килби / США / (1/2)

  Содержание - за вклад в открытие интегральной схемы (изобретение микрочипа для калькуляторов и игрушек в 1958 г. совместно с Р. Нойсом).

  год 2001

  Эрик А. Корнелл / США / (1/3)

  Карл Э. Виман / США / (1/3)

  Вольфганг Кеттерле / США, немецкое происхождение / (1/3)

  Содержание - для получения конденсата Бозе-Эйнштейна в разбавленных газах атомов щелочных металлов и для фундаментального изучения их свойств.

  Американские ученые получили конденсат Бозе-Эйнштейна, состоящий из нескольких миллионов атомов рубидия (87Rb) и натрия (23Na), охладив их до 100 нанокельвинов, что составляет десятимиллионную долю градуса выше абсолютного нуля. Затем температуру повышали до 20 нанокельвинов. Охлаждение осуществлялось лазерным методом, разработанным лауреатами Нобелевской премии 1997 г. С. Чу, У. Филлипсом и К. Коэн-Таннуджи.

  Было показано, что именно конденсат Бозе-Эйнштейна образовался в деликатном эксперименте под названием «атомный лазер».

  Каждая молекула одновременно проявляет волновые свойства. Электромагнитное излучение имеет квантовую природу, и, например, электроны, типичные элементарные частицы, подвержены дифракции — чисто волновому явлению. Длина волны, связанная с частицей, зависит от ее квантового состояния. Конденсат Бозе-Эйнштейна должен вести себя как одиночная волна.

  Разделив облако конденсированных атомов на две части, ученые получили две волны, образующие интерференционную картину. Это указывает на то, что волны когерентны, и поэтому конденсат Бозе-Эйнштейна фактически был получен из атомов, находящихся в одном и том же квантово-механическом состоянии.

  2002

  Рэймонд Дэвис мл. и Масатоси Косиба

  Содержание Для создания нейтринной астрономии.

  Риккардо Джаккони

  Содержимое - За создание рентгеновской астрономии и изобретение рентгеновского телескопа.

  90 122 2003

  Алексей Абрикосов, Виталий Лазаревич Гинзбург, Энтони Дж. Леггетт

  Содержание - За создание теории сверхпроводимости второго рода и теории сверхтекучести жидкого гелия-3.

  2004

  Дэвид Дж. Гросс, Х. Дэвид Политцер, Фрэнк Вильчек

  Содержание - За открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий.

  90 122 2005

  Рой Дж. Глаубер

  Содержание - За вклад в квантовую теорию оптической когерентности.

  Джон Л. Холл и Теодор В. Хенш

  Содержание - За вклад в развитие прецизионной лазерной спектроскопии и методов точного расчета сдвига света в оптических стандартах частоты.

  2006

  Джон С. Мазер, Джордж Ф. Смут

  Содержание - За открытие анизотропии и структуры черного тела энергетического спектра космического фонового излучения.

  Алферов Жорес Иванович

  Российский физик, лауреат Нобелевской премии 2000 года

  Жорес Иванович Алферов родился в белорусско-еврейской семье Ивана Карповича Алферова и Анны Владимировны Розенблюм в белорусском городе Витебске. Название дано в честь Жана Жореса, международного борца с войной, основателя газеты «Юманите».После 1935 года семья переехала на Урал, где отец работал директором целлюлозно-бумажного комбината. Там Жорес учился с пятого по восьмой класс. 9 мая 1945 года Иван Карпович Алферов был направлен в Минск, где с золотой медалью окончил Жоресскую среднюю школу. По совету учителя физики я поступил в Ленинградский электротехнический институт. В И. Ульянова (Ленина), куда его приняли без экзаменов. Учился на факультете электроники.

  Со студенческих лет Алферов участвовал в научных исследованиях.На третьем курсе он начал работать в вакуумной лаборатории проф. Б.П. Козырев. Там он начал экспериментальную работу под руководством Н.Н. Созин. Так, в 1950 году полупроводники стали главным делом его жизни.

  В 1953 году после окончания ЛЭТИ Алферов был принят на работу в П.А.Ф. Иоффе. В первой половине 1950-х годов перед институтом встала задача создания отечественных полупроводниковых приборов для внедрения в отечественную промышленность. Перед лабораторией, где Алферов работал младшим научным сотрудником, стояла задача получения монокристаллов чистого германия и создания на его основе планарных диодов и триодов.Алферов участвовал в разработке первых отечественных германиевых транзисторов и силовых приборов. За комплекс работ, выполненных в 1959 г., он получил первую правительственную награду, а в 1961 г. защитил докторскую диссертацию.

  Как кандидат физико-математических наук Алферов смог перейти к разработке собственной темы. В те годы возникла идея использовать гетеропереход в полупроводниковой технике. Создание на их основе совершенных структур может привести к качественному скачку в физике и технике.Однако попытки реализовать устройства на основе гетероперехода не принесли практических результатов. Причиной неудачи стала сложность создания близкого к идеальному перехода, выявления и получения необходимых гетеропар. Во многих публикациях в журналах и на различных научных конференциях неоднократно говорилось о бесперспективности проведения работ в этом направлении.

  Алферов продолжил свои технологические исследования. В их основе лежали эпитаксиальные методы, позволяющие влиять на основные параметры полупроводника: ширину запрещенной зоны, размер сродства к электрону, эффективную массу носителей тока и показатель преломления внутри монокристалла.Дж.И. Алферов и его коллеги создали не только гетероструктуры со свойствами, близкими к идеальной модели, но и полупроводниковый гетеролазер, непрерывно работающий при комнатной температуре. Открытие Дж.И. Алферова идеального гетероперехода и новые физические явления — «суперинжекция», электронное и оптическое удержание в гетероструктурах — также позволили радикально улучшить параметры большинства известных полупроводниковых приборов и создать совершенно новые, особенно перспективные для использования в оптической и квантовой электронике.Жорес Иванович подвел итоги нового периода исследований гетеропереходов в полупроводниках в докторской диссертации, которую он защитил в 1970 году.

  Работы Ж.И. Алферов получил заслуженную оценку международной и отечественной науки... В 1971 году Институт Франклина (США) наградил его престижной медалью Баллантайна, называемой «Маленькой Нобелевской», за лучшие работы в области физики. В 1972 году следует высшая награда СССР - Ленинская премия.

  По алферовской технологии в России (впервые в мире) организовано производство гетероструктурированных солнечных элементов для космических аккумуляторов.Одна из них, установленная в 1986 году, космической станцией "Мир" проработала на орбите в течение всего срока службы без существенного снижения мощности.

  На основе работ Алферова и его коллег были разработаны полупроводниковые лазеры, работающие в широком спектральном диапазоне. Они нашли широкое применение в качестве источника излучения в дальних волоконно-оптических линиях связи.

  С начала 1990-х Алферов занимается изучением свойств низкоразмерных наноструктур: квантовых проволок и квантовых точек.В 1993–1994 годах впервые в мире были реализованы гетеролазеры на основе структур с квантовыми точками — «искусственных атомов». В 1995 году Ж.И. Алферов и его коллеги первыми продемонстрировали гетеролазер с инжекцией квантовых точек, непрерывно работающий при комнатной температуре. Исследования Ж.И. Алферов заложил основы совершенно новой электроники на основе гетероструктур с широким спектром применения, известной сейчас как «зональная инженерия».

  В 1972 году Алферов стал профессором, а через год заведующим базовой кафедрой оптоэлектроники ЛЭТИ.С 1987 г. по май 2003 г. - директор П.И. А.Ф. Иоффе, с мая 2003 г. по июль 2006 г. - научный руководитель. С момента основания в 1988 году он является деканом физико-технического факультета СПбГПУ.

  1990-1991 - вице-президент АН СССР, председатель Президиума Ленинградского научного центра... Академик АН СССР (1979), затем РАН, почетный академик РАО. Главный редактор писем в журнал «Техническая физика». Был главным редактором журнала «Физика и технология полупроводников».

  10 октября 2000 г. По всем российским телепрограммам было объявлено, что Ж.И. Алферов, Нобелевская премия по физике 2000 г. за разработку полупроводниковых гетероструктур для быстродействующей оптоэлектроники. Современные информационные системы должны отвечать двум основным требованиям: быть быстрой, чтобы за короткое время можно было переслать огромное количество информации, и компактной, чтобы она могла поместиться в офисе, дома, в портфеле или кармане. Своими открытиями лауреаты Нобелевской премии по физике за 2000 год заложили основы таких современных технологий... открыл и разработал быстродействующие опто- и микроэлектронные компоненты на основе многослойных полупроводниковых гетероструктур. На основе гетероструктур разработаны мощные высокоэффективные светодиоды для использования в дисплеях, стоп-сигналах автомобилей и светофорах. Гетероструктурные солнечные элементы, широко используемые в космосе и наземной энергетике, достигли рекордной эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую.

  С 2003 года Алферов является председателем научно-образовательного комплекса «Научно-образовательный физико-технический центр в Санкт-Петербурге» Российской академии наук. Алферов пожертвовал часть своей Нобелевской премии на развитие научно-образовательного центра Физико-технический институт... "Люди приходят в центр студентами, учатся по углубленной программе, а потом - институт, аспирантура, академическое образование , — говорит Юрий Гулаев, член Президиума РАН, академик, директор Института радиотехники и электроники.- Когда ученые стали массово уезжать из страны, а выпускники школ почти поголовно стали предпочитать бизнес образованию и науке, возникла страшная опасность, что некому будет передать знания старшему поколению ученых. Алферов нашел выход и буквально совершил подвиг, создав такую ​​оранжерею для будущих ученых».

  22 июля 2007 г. Опубликовано «Письмо десяти академиков» («письмо десяти» или «список академиков») — открытое письмо десяти академиков РАН (Е.Александров, Ж. Алферов, Г. Абелев, Л. Барков, А. Воробьев, В. Гинзбург, С. Инге-Вечтомова, Е. Кругляков, М. Садовский, А. Черепащук) "Политика РПЦ МП: консолидация или развал страны?" Президенту России В.В. Вставить. В письме выражается озабоченность «все еще прогрессирующей клерикализацией российского общества, активным проникновением Церкви во все сферы общественной жизни», в частности в систему Народного образования… «Верить или не верить в Бога — дело совести». и убеждения личности», — пишут ученые.- Мы уважаем чувства верующих и не ставим перед собой цель бороться с религией. Но мы не можем оставаться равнодушными, когда пытаются подвергнуть сомнению научное знание, чтобы вычеркнуть из образования материалистическое видение мира, заменить накопленное наукой знание верой. Не следует забывать, что объявленный государством курс на инновационное развитие может быть реализован только в том случае, если школы и вузы будут вооружать молодежь знаниями, полученными в современной науке… Альтернативы этим знаниям нет».

  Письмо вызвало бурную реакцию в обществе в целом.Министр образования отметил: «Письмо академических ученых сыграло положительную роль, поскольку вызвало широкую общественную дискуссию, такого же мнения придерживаются многие представители Русской Православной Церкви». 13 сентября 2007 г. Президент России В.В. Путин заявил, что преподавание религиозных предметов в государственных школах не должно быть обязательным, поскольку это противоречит Конституции России.

  В феврале 2008 г. было опубликовано открытое письмо представителей научной общественности на имя Президента Российской Федерации в связи с планами введения в школах курса «Основы православной культуры» (ОПК).К середине апреля письмо подписали более 1700 человек, из них более 1100 человек имели ученые степени (кандидаты и доктора наук). Позиция подписантов такова: введение PQF неизбежно приведет к религиозным конфликтам в школах; для реализации «культурных прав» верующих необходимо использовать не общеобразовательные, а уже существующие в достаточном количестве воскресные школы; богословие, или богословие, не является научной дисциплиной.

  С 2010 г. – Сопредседатель Научно-консультативного совета Фонда «Сколково».Инновационный центр «Сколково» (российская Силиконовая долина) — современный научно-технический комплекс, созданный для разработки и коммерциализации новых технологий. В Фонде «Сколково» действуют пять кластеров, соответствующих пяти направлениям развития инновационных технологий: кластер биомедицинских технологий, кластер энергосберегающих технологий, кластер информационных и информационных технологий, кластер космических технологий и кластер ядерных технологий.

  С 2011 года - депутат Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации VI созыва от КПРФ.

  Создан Фонд поддержки образования и науки в целях поддержки одаренной студенческой молодежи, содействия ее профессиональному развитию, поощрения творческой активности в проведении научных исследований по приоритетным направлениям науки. Первый вклад в Фонд сделал Жорес Алферов, лауреат Нобелевской премии.

  В своей книге «Физика и жизнь» Ж.И. В частности, Алферов пишет: «Все, что создано человечеством, происходит благодаря науке. И если нашей стране суждено быть великой державой, то не благодаря ядерному оружию или западным инвестициям, не благодаря вере в Бога или президента, а благодаря труду своего народа, вере в знания, в науку, благодаря сохранение и развитие научного потенциала и образования.”

  Из книги Дворжец марзня автора Башмет Юрий

  "А ведь у меня есть садовник - лауреат Нобелевской премии" Прежде чем мы начнем говорить об очень важном, драматическом эпизоде ​​из моей жизни - двух забавных историях о Ростроповиче. Впрочем, второе — это не только развлечение. Но это все еще очень важно для поддержания и накопления духа.

  Из книги Хемингуэй Автор Грибанов Борис Тимофеевич

  ГЛАВА 27 ЛАУРЕАТ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ Мы должны двигаться быстрее. Теперь становится так рано... Э. Хемингуэй, Из письма Итак, после всех скитаний, он вернулся к себе домой, в Финку Вихию, о которой сказал: «Как приятно вернуться сюда, куда бы ты ни пошел."Здесь все было так же,

  Из книги Жизнь Бунина и беседы с памятью Автор Бунина Вера Николаевна

  ЧТО Я ВСПОМНИЛ О НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ 9 ноября. Завтрак. Мы едим гречку. Мы все переживаем внутренне, но стараемся сохранять спокойствие. Телеграмма Калгрена нарушила наш покой. Он спросил о гражданстве Джона. Он ответил: беженцы? Русь. Мы не знаем, хорошо это или плохо.

  Из книги Изобретение театра Автора Розовского Марка Григорьевича

  Лауреат Нобелевской премии Томас Стернс Элиот, Элизабет Робертс, Марк Розовский «Убийство в Храме.Репетиция "Спектакль-акция памяти отца Александра Меня". Постановка Марека Розовского. Премьера - апрель 2001 г. Кто убийца?

  Из книги Шолохов Автор Осипов Валентин Осипович

  Лауреат Нобелевской премии Альбер Камю "Праведник" Спектакль в 2-х частях Режиссер - Марк Розовский Премьера - март 2003 г. Психология террора Террор не так прост. Это делают люди, у которых есть и мать, и отец, и "идея" - неправильная, но доказанная

  Из книги Великие евреи Автора Ирина Александровна.Мудрова

  Борис Пастернак, лауреат Нобелевской премии. Слепая красавица Спектакль в 2-х частях Сценическая версия и постановка Марка Розовского Художник Петр Пастернак Премьера - ноябрь 2007 г. Открытый Пастернак Марк Розовский (из беседы с актерами на первой репетиции): Откройте спектакль...

  Из книги Владимир Высоцкий. Жизнь после смерти автора Бакин Виктор Викторович.

  ТАСС о Нобелевской премии «Очень полезно и актуально обратиться к опыту Шолохова — писателя, родившегося в этом районе старой России, где особенно глубоко укоренилась реакционная традиция...» - такой многозначительный провокационный пассаж появился в одной статье в 1946 году

  Из книги автора

  Бегин Менахем 1913–1992 Премьер-министр Израиля, Лауреат Нобелевской премии мира 1978 Менахем (Вольфович) Бегин родился 16 августа 1913 года в Брест-Литовске. Его отец был секретарем Брестско-Литовской еврейской общины, одним из первых сторонников сионизма в городе -

  .

  Из книги автора

  Раввин Мцхак 1922–1995 Премьер-министр Израиля, 1994 Лауреат Нобелевской премии мира Ицхак Рабин родился 1 марта 1922 года в Иерусалиме в семье украинского еврея Неемии Рабина (Рубицова) и его жены Розы ( Коэн), родом из Могилева.Когда Неемии Рубицову было 18 лет, он прошел

  года.

  Из книги автора

  Виталий Лазаревич Гинзбург 1916-2009 Российский физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии 2003 года Виталий Лазаревич Гинзбург родился в 1916 году в Москве в семье инженера, специалиста по очистке воды, выпускника Рижского политехнического института Лазаря Ефимовича Гинзбурга и врач

  Из книги автора

  Лев Давидович Ландау 1908–1968 физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии 1962 года. Родился в еврейской семье инженера-нефтяника Давида Львовича Ландау и его жены Любови Вениаминовны в Баку 22 января 1908 года.С 1916 года учился в еврейской гимназии в Баку, где была

  его мать.

  Из авторской книги

  Франк Илья Михайлович 1908–1990 Советский физик, лауреат Нобелевской премии 1958 г. Родился 23 октября 1908 г. в семье математика Михаила Людвиговича Франка и Елизаветы Михайловны Франк (урожденной Гратьяновой), недавно переехавших в Петербург из Нижнего

  Из книги автора

  Харитон Юлий Борисович 1904–1996 Русский теоретик и физико-химик Юлий Борисович Харитон родился в Санкт-Петербурге 27 февраля 1904 года.в еврейской семье. Дед, Иосиф Давидович Харитон, был купцом первой гильдии в Феодосии. Отец Борис Осипович Харитон прославился

  года.

  Из авторской книги

  Борис Леонидович Пастернак 1890–1960 один из величайших поэтов 20 века, лауреат Нобелевской премии 1958 года. Будущий поэт родился в Москве в творческой еврейской семье. Отец - художник, академик Санкт-Петербургской Академии художеств Леонид Осипович (Исаак Иосифович) Пастернак,

  г.р.

  Из книги автора

  Бродский Иосиф Александрович 1940–1996 Русский и американский поэт, лауреат Нобелевской премии 1987 года.Иосиф Бродский родился 24 мая 1940 года в Ленинграде в еврейской семье. Отец Александр Иванович Бродский был военным фотокорреспондентом, вернулся с войны в 1948 и

  гг.

  Из книги автора

  Лауреат Государственной премии Посмертное присуждение премии за актерское мастерство - роль Жеглова в фильме "Места встречи изменить нельзя" и за авторское исполнение песен и романсов - в какой-то мере восстанавливает справедливость талантливая певица,

  В этом году российские ученые вновь удостоены Нобелевской премии.Напомним, что в 2000 году другой российский физик Жорес Алферов был удостоен премии по физике. Он разделил награду за разработку полупроводниковых гетероструктур для оптоэлектроники и быстродействующей электроники с Гербертом Кремером и Джеком Килби.

  В этом году лауреатами премии стали двое российских ученых Виталий Гинзбург и Алексей Абрикосов. Последний, однако, является гражданином как России, так и США и работает в Аргоннской национальной лаборатории в США. Виталий Гинзбург, которому сейчас 87 лет, работал в Институте физики.П.Н. Лебедева РАН. Третьим лауреатом премии стал Энтони Леггетт, гражданин Великобритании и США, работающий в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн. Следует отметить, что в очередной раз Нобелевская премия по физике присуждается за относительно давние открытия. В этом году награда была вручена за исследования явлений сверхпроводимости и сверхтекучести, выполненные в 1950-х и 1970-х годах соответственно.

  Явления сверхпроводимости и сверхтекучести наблюдаются при температурах всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.В этом случае сверхпроводящие материалы можно разделить на две группы. Сверхпроводники I рода обладают способностью полностью или частично вытеснять магнитные потоки, и исследования этих сверхпроводников были отмечены наградой в 1972 году. Сверхпроводники II рода могут пропускать ток без сопротивления при сохранении магнитного поля... Алексей Абрикосов теоретически обосновал свойства этих сверхпроводников на основы теории сверхпроводимости I, созданной при участии Виталия Гинзбурга.Энтони Леггетт, с другой стороны, является автором теории, объясняющей взаимодействие атомов изотопа гелия. Не в жидком состоянии.

  Абрикосов Алексей Алексеевич, гражданин России и США, родился в 1928 году в Москве. Окончил МГУ (1948 г.), 1948...1965 гг. - работал в Институте физических проблем АН СССР, защитил докторскую диссертацию по квантовой электродинамике высоких энергий (1955 г.), 1965...1988 гг. - Заведующий отделом Института теоретической физики.Л.Д. Ландау АН СССР, 1988...1989 гг. - заведующий отделом теоретической физики МИСиС, с 1989 г. - директор Института физики высоких давлений Л.Ф. Ворщагина АН СССР (с 1992 г. - Институт физики высоких давлений РАН). С 1966 года профессор МГУ. С 1991 года работает по контракту в Аргоннской национальной лаборатории в США. Наиболее важные работы в области сверхпроводимости, физики твердого тела и квантовой жидкости, астрофизики, статистической физики, физики плазмы, квантовой электродинамики.

  Виталий Лазаревич Гинзбург, гражданин России, родился в 1916 году в Москве. Выпускник физического факультета МГУ. кандидат наук с 1940 г., доктор физико-математических наук с 1942 г., профессор с 1945 г., член-корреспондент АН СССР с 1953 г., академик АН СССР (ныне РАН) с 1966 г. С 1940 г. В.Л. Гинзбург работает на факультете теоретической физики. ТДж. Тамм Институт физики им. П.Н. Лебедева РАН. Параллельно с 1945 по 1961 год он был профессором Горьковского государственного университета, заведовал кафедрой радиофакультета.С 1968 г. профессор, заведующий кафедрой физики и астрофизики Московского физико-технического института. Основные работы по распространению радиоволн, астрофизике, происхождению космических лучей, излучению Черенкова-Вавилова, сверхпроводимости, физике плазмы, кристаллооптике и др. Ленинская премия (1966), Государственная премия СССР (1953).

  Энтони Дж. Леггетт, гражданин Великобритании и США, родился в 1938 году в Лондоне. Доктор физики Оксфордского университета в 1964 году.Он работает в Университете штата Иллинойс в США. Член Американского физического общества и иностранный член Российской академии наук.

  .

  Арсенид галлия - pl.palsonline.org

  «GaAs» перенаправляется сюда. Информацию об услуге видеоигр GaaS см. в разделе «Игры как услуга».

  Name	Meaning	Year	Number of transistors [88]	Logic gates number [89]
  SSI	small-scale integration 904 1964	1 to 12
  MSI	medium-scale integration	1968	10 to 500
  LSI		500 to 20,000	100 to 9999
  VLSI	1980	20,000 to 1,000,000
  ULSI very large-scale integration	1984	1 000 000 и более	100 000 и более

  32 × 10 90 113 −6 90 116 cgs 4 60 Precautionary statements GHS

  Gallium arsenide

  GaAs wafer (100) orientation
  Names
  Preferred name 9002
  Preferred name
  CAS
  3D-модель (JSmol)
  ChemSpider
  Информационный лист ECHA 3 1013.741
  EC number
  Mesh	gal + arsenide
  RTECS number
  UN number
  UN number		1557
  CompTox Dashboard ( EPA )
  ИнЧИ = 1S / Ash4.Ga.4H;h2;h2; N Ключ: Shvqqkyxgubhbi-uhfffaoysa-N N
  .645 г / моль
  Внешний вид	Серые кристаллы
  Запах	Черел. ° F; 1511 K)
  Water solubility	insoluble
  Solubility	soluble in HCl insoluble in ethanol, methanol, acetone
  band gap	(	at 1.441 eV 300 K)
  Подвижность электронов	9000 см 90 113 2 90 116 / (В с) (при 300 К)
  Магнитная восприимчивость (χ) -6
  Thermal conductivity	0.56 W / (cm K) (at 300 K)
  Refractive index ( no re )	3.3
  Structure
  Crystal structure	Zinc blend
  Space Group	T 2 90 116 re - fa -4	3m Grid constant	для = 565,315 вечера.
  GHS Pictograms
  GHS Signal Word	Danger
  Hazard Statements GHS	h450 , h4104 h4104 60,	P261 , P273 , P301 + 310 , P311 , P501
  NFPA 704 (fire diamond) 3 0 0 9130003 0
  Родственные соединения
  Другие анионы	нитрид галлия фосфид галлия сурьма галлия
  Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандарте кПа).
  n Проверка (что является Да N ?)
  INFOBOX. полупроводник с прямой запрещенной зоной с кристаллической структурой смеси цинка. Арсенид галлия используется в производстве таких устройств, как интегральные схемы СВЧ, монолитные интегральные схемы СВЧ, инфракрасные светоизлучающие диоды, лазерные диоды, солнечные элементы и оптические окна. GaAs часто используется в качестве материала подложки для эпитаксиального выращивания других полупроводников AIIIBV, включая арсенид индия-галлия, арсенид галлия-алюминия и другие. Получение и химия В соединении галлий имеет степень окисления +03. Монокристаллы арсенида галлия могут быть получены с помощью трех промышленных процессов: Процесс вертикальной градиентной заморозки (VGF) (с помощью этого процесса производится большинство пластин GaAs). Выращивание кристаллов с использованием горизонтальной зональной печи Бриджмена-Стокбаргера, в которой пары галлия и мышьяка реагируют, а свободные частицы осаждаются на затравочном кристалле в более холодном конце печи. Культура Чохральского в жидких капсулах (LEC) используется для получения монокристаллов высокой чистоты, которые могут проявлять полуизолирующие свойства (см. ниже). Alternative methods for making GaAs films include: VPE metal gallium gas and arsenic trichloride reaction: 2 Ga + 2 AsCl 3 → 2 GaAs + 3 Cl 2 MOC Trimethyl Reaction arsenic : GA (CH 3 ) 3 + пепел 3 → GAAS + 3 CH 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 . → 4 GaAs или 2 Ga + Аналогично 2 → 2 GaAs Окисление GaAs происходит на воздухе, ухудшая характеристики полупроводников.Поверхность можно пассивировать путем нанесения кубического слоя сульфида галлия (II) с соединением трет-бутилгаллия сульфида, таким как ( t BuGaS) 7 . Полуизолирующие кристаллы Шары GaAs растут с кристаллографическими дефектами в присутствии избытка мышьяка; в частности, мышьяковые антиузелковые дефекты (атом мышьяка вместо атома галлия в кристаллической решетке). Электронные свойства этих дефектов (взаимодействие с другими) приводят к тому, что уровень Ферми закрепляется близко к центру запрещенной зоны, так что этот кристалл GaAs имеет очень низкую концентрацию электронов и дырок.Эта низкая концентрация носителей аналогична концентрации во внутреннем кристалле (полностью не легированной), но ее гораздо легче достичь на практике. Эти кристаллы называются «полуизолирующими», что отражает их высокое удельное сопротивление 10 7 –10 9 Ом · см (что достаточно велико для полупроводника, но все же намного ниже, чем у настоящего изолятора, такого как стекло). Травление При жидком травлении GaAs в промышленности используется окислитель, такой как перекись водорода или бромная вода, и та же стратегия описана в патенте на обработку компонентов скрапа, содержащих GaAs, где Ga 3+ образует комплекс с кислотой hydroxamic acid ("HA"), for example: GaAs + H 2 O 2 + "HA" → "GaA" complex + H 3 AsO 4 + 4 H 2 O В результате этой реакции образуется мышьяковая кислота. Электроника GaAs цифровая логика GaAs может использоваться для различных типов транзисторов: Полевой транзистор металл-полупроводник (MESFET) Транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT) ET (HBT) Полупроводниковый металлооксидный полевой транзистор (MOSFET) HBT можно использовать в интегрированной логике впрыска (I 2 L).В самых ранних логических элементах GaAs использовалась логика буферизованных полевых транзисторов (BFL). С ~ 1975 по 1995 год основными используемыми логическими семействами были: Самая быстрая и сложная логика на полевых транзисторах с истоком (SCFL) (используется TriQuint и Vitesse) Логика на конденсаторно-диодных полевых транзисторах (CDFL) (используется Cray ) Логика полевого транзистора с прямой связью (DCFL), простейшая и наименьшая мощность (используется Vitesse для вентильных матриц СБИС) Сравнение с кремнием для электроники Преимущества GaAs Некоторые электронные свойства арсенида галлия превосходят свойства кремний.Он имеет более высокую скорость насыщенных электронов и более высокую подвижность электронов, что позволяет транзисторам из арсенида галлия работать на частотах, превышающих 250 ГГц. Устройства GaAs относительно нечувствительны к перегреву из-за их более широкого зазора, а также имеют тенденцию генерировать меньший шум (помехи электрического сигнала) в электронных схемах, чем кремниевые устройства, особенно на высоких частотах. Это связано с более высокой подвижностью носителей и меньшей устойчивостью паразитных устройств.Эти превосходные свойства являются важными причинами использования схем GaAs в сотовых телефонах, спутниковой связи, микроволновых линиях связи «точка-точка» и высокочастотных радиолокационных системах. Он также используется в производстве диодов Ганна для генерации микроволн. Еще одним преимуществом GaAs является то, что он имеет прямой зазор, что означает, что его можно использовать для эффективного поглощения и излучения света. Кремний имеет промежуточную ширину запрещенной зоны, поэтому он относительно слабо излучает свет. Как материал с широким прямоугольным зазором и, как следствие, устойчивостью к радиационному повреждению, GaAs является отличным материалом для космической электроники и оптических окон в приложениях с высокой мощностью. Чистый GaAs обладает высоким сопротивлением из-за широкой запрещенной зоны. В сочетании с высокой диэлектрической проницаемостью это свойство делает GaAs очень хорошей подложкой для интегральных схем и, в отличие от Si, обеспечивает естественную изоляцию между устройствами и схемами.Это делает его идеальным материалом для монолитных микроволновых интегральных схем (MMIC), в которых активные и основные пассивные компоненты могут быть легко изготовлены из одного куска GaAs. Один из первых GaAs-микропроцессоров был разработан в начале 1980-х годов корпорацией RCA и включен в программу Министерства обороны США «Звездные войны». Эти процессоры были в несколько раз быстрее и на несколько порядков более устойчивы к радиации, чем их кремниевые аналоги, но стоили дороже.Другие процессоры GaAs были внедрены производителями суперкомпьютеров Cray Computer Corporation, Convex и Alliant, чтобы опережать постоянно совершенствующийся микропроцессор CMOS. В конце концов Cray в начале 1990-х годов построила одну машину на основе GaAs, Cray-3, но усилия не были должным образом капитализированы, и в 1995 году компания объявила о банкротстве. Сложные слоистые структуры арсенида галлия в сочетании с арсенидом алюминия (AlAs) или алюминиевым сплавом x Ga 1 − x Как можно вырастить с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии (MBE) или с помощью металлоорганической эпитаксии из паровой фазы (MOVPE).Поскольку GaAs и AlAs имеют почти одинаковую постоянную решетки, слои имеют очень небольшую индуцированную деформацию, что позволяет им расти практически до любой толщины. Это обеспечивает чрезвычайно высокую эффективность и высокую подвижность электронов HEMT-транзисторов и других устройств с квантовыми ямами. Были высказаны опасения по поводу подверженности GaAs термическому повреждению, но предполагалось, что некоторые производители выиграют от таких ограничений, учитывая запланированный цикл старения, которому, как ожидается, будут следовать многие устройства бытовой электроники. Преимущества кремния Кремний имеет три основных преимущества перед GaAs при производстве интегральных схем. Во-первых, кремний широко распространен и дешев для переработки в виде силикатных минералов. Экономия от масштаба, доступная кремниевой промышленности, также препятствует внедрению GaAs. . Кроме того, кристалл Si имеет очень стабильную структуру и может быть выращен в сферы очень большого диаметра и обработан с очень хорошим выходом. Он также является довольно хорошим проводником тепла, что позволяет очень плотно размещать транзисторы, которым необходимо избавляться от рабочего тепла, что очень желательно при проектировании и производстве очень больших интегральных схем.Такие хорошие механические свойства также делают его подходящим материалом для быстро развивающейся области наноэлектроники. Естественно, поверхность GaAs не выдерживает высоких температур, необходимых для диффузии; однако ионная имплантация была реальной и активно искомой альтернативой с 1980-х годов. Вторым важным преимуществом Si является наличие собственного оксида (диоксид кремния, SiO 2 ), который служит изолятором. Диоксид кремния легко встраивается в кремниевые схемы, и такие слои прилипают к лежащему под ним кремнию.SiO 2 является не только хорошим изолятором (с шириной запрещенной зоны 8,9 эВ), но и Si-SiO 2 . Интерфейс можно легко спроектировать так, чтобы он обладал отличными электрическими свойствами, и, что наиболее важно, низкой плотностью интерфейсных состояний. GaAs не содержит природного оксида, плохо поддерживает стабильный прилегающий изолирующий слой и не обладает диэлектрическими или поверхностно-пассивирующими свойствами для Si-SiO 2 . Глинозем (Al 2 O 3 ) широко изучался как возможный оксид затвора для GaAs (а также InGaAs). Третье преимущество кремния заключается в том, что он имеет большую подвижность дырок по сравнению с GaAs (500 по сравнению с 400 см 90 113 2 90 116 В 90 113 -1 90 116 с 90 113 -1 90 116). Эта высокая мобильность позволяет производить более быстродействующие полевые транзисторы с P-каналом, которые требуются в логике CMOS. Поскольку в них отсутствует быстрая структура CMOS, схемы GaAs должны использовать логические стили, которые имеют гораздо более высокое энергопотребление; это сделало логические схемы GaAs неспособными конкурировать с кремниевыми логическими схемами. Для производства солнечных элементов кремний имеет относительно низкое поглощение солнечного света, а это означает, что для поглощения большей части солнечного света требуется примерно 100 микрометров кремния. Такой слой относительно прочен и прост в обращении. Напротив, поглощающая способность GaAs настолько высока, что для поглощения всего света требуется всего несколько микрометров. Следовательно, тонкие слои GaAs должны быть нанесены на материал подложки. Кремний является чистым элементом, что позволяет избежать проблем стехиометрического дисбаланса и термической дисперсии GaAs. [ обязательная ссылка ] Кремний имеет почти идеальную сетку; плотность примесей очень низкая и позволяет создавать очень маленькие структуры (до 5 нм в коммерческом производстве с 2020 г.). С другой стороны, GaAs имеет очень высокую плотность примесей, что затрудняет создание интегральных схем с небольшими структурами, поэтому процесс 500 нм является обычным процессом для GaAs. [ требуется ссылка ] Другие приложения Трехпереходные элементы GaAs, включая MidSTAR-1 Применение транзисторов Транзисторы на основе арсенида галлия (GaAs) используются в сотовых телефонах и беспроводной связи. Солнечные элементы и детекторы Арсенид галлия является важным полупроводниковым материалом в дорогих высокоэффективных солнечных элементах и ​​используется в монокристаллических тонкопленочных солнечных элементах и ​​в многопереходных солнечных элементах. Первым известным оперативным использованием солнечных элементов GaAs в космосе была миссия «Венера-3», запущенная в 1965 году. Солнечные элементы GaAs производства «Квант» были выбраны из-за их более высокой производительности в условиях высоких температур.По этой же причине в луноходах использовались элементы GaAs. В 1970 году группа под руководством Жореса Алферова в СССР разработала гетероструктурированные солнечные элементы GaAs со значительно более высоким КПД. В начале 1980-х лучшие солнечные элементы из GaAs были более эффективными, чем обычные солнечные элементы из кристаллического кремния. В 1990-х годах солнечные элементы GaAs заменили кремний как тип элемента, наиболее часто используемый в фотоэлектрических системах для спутниковых приложений.Позже были разработаны двух- и трехпереходные солнечные элементы на основе GaAs со слоями фосфида германия и индия-галлия как основа для трехпереходного солнечного элемента, который имел рекордный КПД более 32% и мог работать также в условиях концентрированного света. как 2000 солнц. Этот тип солнечных батарей питал марсоходы Spirit и Opportunity, которые изучали поверхность Марса. Кроме того, многие солнечные автомобили используют GaA в своих солнечных панелях. Устройства на основе GaAs являются мировым рекордсменом по наивысшей эффективности однопереходных солнечных элементов на уровне 29,1% (2019 г.). Эти высокие характеристики объясняются чрезвычайно высоким качеством эпитаксиального роста GaAs, пассивацией поверхности AlGaAs и стимулированием повторного использования фотонов благодаря конструкции тонкой пленки. Сложные конструкции из алюминия x Ga 1 − x Устройства As-GaAs с квантовыми ямами могут быть чувствительны к инфракрасному излучению (QWIP). GaAs-диоды могут использоваться для обнаружения рентгеновских лучей. Светоизлучающие устройства Ленточная структура GaAs.Прямой зазор GaAs приводит к эффективному излучению инфракрасного света при 1,424 эВ (~ 870 нм). GaAs используется в производстве лазерных диодов ближнего инфракрасного диапазона с 1962 года. Он часто используется в сплавах с другими полупроводниковыми соединениями для этих приложений. Измерение температуры световода Для этого наконечник световода датчика температуры оснащен кристаллом арсенида галлия. Начиная с длины волны 850 нм, GaAs становится оптически прозрачным.Поскольку спектральное положение запрещенной зоны зависит от температуры, она смещается примерно на 0,4 нм/К. Измерительное устройство содержит источник света и устройство обнаружения спектральной запрещенной зоны. По мере изменения ширины запрещенной зоны (0,4 нм/К) алгоритм вычисляет температуру (все 250 мс). Преобразователи спинового заряда GaAs можно использовать в спинтронике, поскольку он может использоваться вместо платины в преобразователях спинового заряда и может быть более настраиваемым. Безопасность Сообщалось об аспектах окружающей среды, здоровья и безопасности источников арсенида галлия (таких как триметилгал и мышьяк), а также об исследованиях металлоорганических прекурсоров по мониторингу промышленной гигиены. Калифорния перечисляет арсенид галлия как канцероген, как и IARC и ECA, и считается известным канцерогеном для животных. С другой стороны, обзор 2013 года (финансируемый промышленностью) выступил против этих классификаций, заявив, что, когда крысы или мыши вдыхают мелкие порошки GaAs (как в предыдущих исследованиях), у них развивается рак из-за раздражения и пневмонии, а не от пневмонии, потому что первичной канцерогенности самого GaAs - и, кроме того, маловероятно образование мелкодисперсных порошков GaAs при производстве или использовании GaAs. See also Aluminum arsenide Aluminum Gallium Arsenide Arsine Cadmium Telluride Gallium Antimony Gallium Arsenide Gallium Arsenide Gallium Phosphide Gallium Phosphide Gallium Arsenide Gallium Phosphide Gallium Phosphide Gallium Phosphide Gallium Phosphide Gallium Phosphide Gallium Phosphide emitter of heterostructure Indium arsenide Indium-gallium arsenide indium phosphide LED MESFET (metal semiconductor field effect transistor) MOVPE Solar Trix121 Multi-junction Solar Ссылки Ссылки Haynes, William M., паб. (2011). Справочник по химии и физике CRC (92-е изд.). КПР Пресс. ISBN 978-1439855119 . Внешние ссылки Викискладе есть СМИ, связанные с арсенидом галлия. . Смотрите также Чем разрезать пенопласт Свойства холодной сварки Печка горыныч для бани Деревянные входные двери для частного дома утепленные Инфракрасные нагреватели для дома Что делать если сломался счетчик горячей воды в квартире Чертежи металлоконструкций Как убрать налет с унитаза в домашних условиях Чем отмыть старую чугунную ванну до бела в домашних условиях Символы для стирки Стык плитки и краски на стене в ванной Нужно знать Скважина на воду. Нужны ли на нее документы? Окончание Скважина на воду. Нужны ли на нее документы? Начало Ремонт скважины на воду Водоснабжение частного дома Бурение скважин зимой Главная | Цены на услуги | Контакты | Гарантии | Обратная связь | Карта сайта HTML | Карта сайта XML | Все права защищены. © СамараБурение.РФ - Бурение скважин на воду в Самаре, Тольятти, Самарской области