Большая Советская Энциклопедия (ИН) - БСЭ БСЭ

  Лит. см. при статье Интегральный логарифм .

Интегральная схема

Интегра'льная схе'ма, интегральная микросхема, микроминиатюрное электронное устройство, все или часть элементов которого нераздельно связаны конструктивно и соединены между собой электрически. Различают 2 основных типа И. с.: полупроводниковые (ПП) и плёночные.

  ПП И. с. (рис. 1 ) изготавливают из особо чистых ПП материалов (обычно кремний, германий), в которых перестраивают саму решётку кристаллов так, что отдельные области кристалла становятся элементами сложной схемы. Маленькая пластинка из кристаллического материала размерами ~1 мм 2 превращается в сложнейший электронный прибор, эквивалентный радиотехническому блоку из 50—100 и более обычных деталей. Он способен усиливать или генерировать сигналы и выполнять многие другие радиотехнические функции.

  Технология изготовления ПП И. с. обеспечивает одновременную групповую обработку сразу большого количества схем. Это определяет в значительной степени идентичность схем по характеристикам. ПП И. с. имеют высокую надёжность за счёт использования планарного процесса изготовления и значительного сокращения числа микросоединений элементов в процессе создания схем.

  ПП И. с. развиваются в направлении всё большей концентрации элементов в одном и том же объёме ПП кристалла, т. е. в направлении повышения степени интеграции И. с. Разработаны И. с., содержащие в одном кристалле сотни и тысячи элементов. В этом случае И. с. превращается в большую интегральную систему (БИС), которую невозможно разрабатывать и изготовлять без использования электронных вычислительных машин высокой производительности.

  Плёночные И. с. создаются путём осаждения при низком давлении (порядка 1×10-5 мм рт. ст. ) различных материалов в виде тонких (толщиною < 1 мкм ) или толстых (толщиной > 1 мкм ) плёнок на нагретую до определённой температуры полированную подложку (обычно из керамики). В качестве материалов применяют алюминий, золото, титан, нихром, окись тантала, моноокись кремния, титанат бария, окись олова и др. Для получения И. с. с определёнными функциями создаются тонкоплёночные многослойные структуры осаждением на подложку через различные маски (трафареты) материалов с необходимыми свойствами. В таких структурах один из слоев содержит микрорезисторы, другой — микроконденсаторы, несколько следующих — соединительные проводники тока и другие элементы. Все элементы в слоях имеют между собой связи, характерные для конкретных радиотехнических устройств.

  Плёночные элементы распространены в гибридных И. с. (рис. 2 ). В этих схемах на подложку сначала наносятся в виде тонких или толстых плёнок пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, проводники тока), а затем с помощью микроманипуляторов монтируют активные элементы — бескорпусные ПП микроэлементы (транзисторы и диоды).

  По своим конструктивным и электрическим характеристикам ПП и гибридные И. с. дополняют друг друга и могут одновременно применяться в одних и тех же радиоэлектронных комплексах. В целях защиты от внешних воздействий И. с. выпускают в защитных корпусах (рис. 3 ). По количеству элементов различают И. с.: 1-й степени интеграции (до 10 элементов), 2-й степени интеграции (от 10 до 100) и т. д.

  Размеры отдельных элементов И. с. очень малы (порядка 0,5—10 мкм ) и подчас соизмеримы с размерами пылинок (1—100 мкм ). Поэтому производство И. с. осуществляется в особо чистых условиях. О технологических процессах изготовления И. с. см. в ст. Микроэлектроника .

  Создание И. с. развивается по нескольким направлениям: гибридные И. с. с дискретными активными элементами; ПП И. с., выполненные в монолитном блоке ПП материала; совмещенные И. с., в которых активные элементы выполнены в монолитном блоке ПП материала, а пассивные элементы нанесены в виде тонких плёнок; плёночные И. с., в которых активные и пассивные элементы нанесены на подложку в виде тонких плёнок. О применении И. с. см. в ст. Интегральная электроника .

  Лит.: Колосов Д. А., Горбунов Ю. И., Наумов Ю. Е., Полупроводниковые твердые схемы, М., 1965; Интегральные схемы. Принципы конструирования и производства, пер, с англ., под ред. А. А. Колосова, М., 1968; Интегральные схемы. Основы проектирования и технологии, пер. с англ., под ред. К. И. Мартюшова, М., 1970.

  И. Е. Ефимов.

Рис. 1. Поперечное сечение и электрическая схема полупроводниковой интегральной схемы. На рис. сгущенными точками показаны слои проводников тока из алюминия; разреженными точками показаны слои полупроводника из двуокиси кремния; косыми линиями показаны слои кремния с проводимостью n, с повышенной проводимостью n+ и р — типов: участок полупроводника (подложка )с проводимостью р — типа а образует конденсатор б, транзистор в, резистор г; цифрами отмечены участки интегральной схемы, соответственно обозначенные на электрической схеме.

Рис. 2. Поперечное сечение и электрическая схема гибридной интегральной схемы. На рис. разреженными точками показаны слои полупроводника из окиси кремния; вертикальными разреженными линиями показан слой хрома; вертикальными сгущенными линиями показан слой из хромистого никеля (NiCr); горизонтальными линиями показаны слои проводников тока из золота или серебра; на керамической подложке а выполнены конденсатор б , транзистор в , резистор г ; цифрами отмечены участки интегральной схемы, соответственно обозначенные на электрической схеме.

Интегральная электроника

Интегра'льная электро'ника, интегральная микроэлектроника, область электроники, решающая проблемы конструирования, изготовления и применения интегральных схем и функциональных устройств. И. э. представляет собой дальнейший этап развития технологии изготовления полупроводниковых приборов на основе применения высокопроизводительных групповых технологических процессов (см. в ст. Микроэлектроника ). Основные разработки в области И. э. направлены на создание: интегральных схем (полупроводниковых, плёночных, гибридных), функциональных интегральных узлов, молектронных и оптоэлектронных устройств, ионных приборов (см. Молекулярная электроника и Оптоэлектроника ).

  Наиболее развита полупроводниковая и плёночная (гибридная) микроэлектроника, обеспечивающая массовое промышленное производство стандартных интегральных схем. Особенности развития этих направлений заключаются в непрерывном повышении функциональной сложности и увеличении степени интеграции схем. Оба направления тесно взаимосвязаны и дополняют друг друга. Функциональные интегральные узлы, молектронные и оптоэлектронные устройства являются дальнейшим развитием интегральной технологии на основе методов полупроводниковой и плёночной технологии. Интегральные схемы широко применяют в ЭВМ, контрольно-измерительной аппаратуре, бытовых радиоэлектронных приборах, аппаратуре связи и мн. др. Одним из перспективных направлений И. э. является диэлектрическая электроника .

  Лит.: Микроэлектроника, Сб. ст., под ред. ф. В. Лукина, в. 1, М., 1967; Введение в микроэлектронику, пер. с англ., под ред. И. П. Степаненко, М., 1968.

  К. Я. Прохоров.

Интегральное исчисление

Интегра'льное исчисле'ние, раздел математики, в котором изучаются свойства и способы вычисления интегралов и их приложения. И. и. тесно связано с дифференциальным исчислением и составляет вместе с ним одну из основных частей математического анализа (или анализа бесконечно малых). Центральными понятиями И. и. являются понятия определённого интеграла и неопределённого интеграла функций одного действительного переменного.

  Определённый интеграл. Пусть требуется вычислить площадь S «криволинейной трапеции» — фигуры ABCD (см. рис. ), ограниченной дугой непрерывной линии, уравнение которой у = f (x ), отрезком AB оси абсцисс и двумя ординатами AD и BC. Для вычисления площади S этой криволинейной трапеции основание AB (отрезок [a , b ]) разбивают на n участков (необязательно равных) точками а = x 0 < x 1 < ... < x n-1 < < x n = b , обозначая длины этих участков Dx 1 , Dx 2 , ..., Dx n ; на каждом таком участке строят прямоугольники с высотами f (x1 ), f (x2 ), ..., f (xn ) где xk — некоторая точка из отрезка [xk - 1 , xk ] (на рис. заштрихован прямоугольник, построенный на k-м участке разбиения; f (xk ) — его высота). Сумма Sn площадей построенных прямоугольников рассматривается в качестве приближения к площади S криволинейной трапеции: