uchinchi avlodi 1958 yilda Robert Noys va Djek Kelbi tomonidan taklif qilingan integral mikrosxemadir. U elektronikani rivojlanishining yangi tarixiy bosqichi mikroelektronikaga olib keldi.
Mikroelektronikaning birinchi mahsulotlari – integral mikrosxemalar 60 yillar so‘ngida paydo bo‘ldi. Hozirgi kunda IMSlar uch xil konstruktiv – texnologik usullarda yaratiladi: qalin pardali va yupqa pardali gibrid integral mikrosxemalar (GIS) va yarim o‘tkazichli integral mikrosxemalar.
Integral mikrosxemalar elektron qurilmalarlarda elementlararo ulanishlarni ta’minlash bilan birgalikda, ularning kichik o‘lchamlarini, energiya ta’minotini, massa va material hajmini ta’minlaydilar. Ko‘p sonli chiqishlar va qobiqlarning yo‘qligi elektron qurilmalarning hajmi va massasini kichraytiradi.
Ta’kidlash kerakki, mikroelektron texnologiya sohasidagi yutuqlar va elektr vakuum asboblardagi afzalliklarning uyg‘unligi vakuumli mikroelektronikaning paydo bo‘lishiga olib keldi. Avtoelektron emissiya xodisadan foydalanish teragers chastota oralig‘ida ishlovchi asbob va qurilmalarni yaratishga imkon beradi.
O‘tgan asrda nanoelektronika paydo bo‘ldi. U bilan elektron qurilmalarini element bazasining to‘rtinchi avlodini bog‘lashadi. Nanostrukturalarning o‘lchamlari 100-10 nm oralig‘ida yotadi. Elementlarning bunday chiziqli o‘lchamlarida fizik tamoyillar, xodisalar va birlamchi nazariy modellar o‘z kuchini yo‘qotadi va elektronning kvant tabiati bilan bog‘liq bo‘lgan effektlarning paydo bo‘lishi boshlanadi. Xozirda kvant integral sxemalarni yaratish muammolari muxokama qilinmoqda. Ularning asosiy elementlari kvant nuqta, kvant simlari, kvant o‘ralari, kvant o‘lchamli effektlardagi tranzistor strukturalari va elektronlar interferensiyasi boshqariladigan qurilma bo‘ladi.
Xozirgi kunda elektronikaning element bazasini yarimo‘tkazgichli asboblar tashkil qiladi. Yarimo‘tkazgichli asboblar XIX asrning oxirlaridan boshlab tadqiq etib kelinmoqda. Xozirgi kunda 18 ta asosiy yarimo‘tkazgichli asboblar va ular bilan bog‘liq bo‘lgan 140 dan ortiq turlari mavjuddir. Mazkur asboblar kichikgina asboblarni quruvchi bloklardan tayyorlanadi.
Bunday bloklarning birinchisi metall va yarimo‘tkazgich orasidagi tutashgan joyda hosil bo‘ladigan metall-yarimo‘tkazgich bo‘linish chegarasidir. Asboblarni tayyorlashda ishlatiladigan mazkur blok tadqiq etilgan birinchi yarimo‘tkazgichli asbobdir. Bu bo‘linish chegarasi to‘g‘rilovchi kontakt sifatida ishlatilishi mumkin, ya’ni asbob elektr tokini bitta yo‘nalishda onsongina o‘tkazadi. Shuningdek mazkur bo‘linish chegarasi omik kontakt sifatida ishlatilishi mumkin.
Mazkur bo‘linish chegarasidan ko‘pgina asboblarni tayyorlashda foydalanish mumkin. Masalan boshqaruvchi elektrod sifatida to‘g‘rilagich kontaktdan va istok hamda stok sifatida ikkita omik kontaktdan foydalangan holda metall-yarimo‘tkazgich kontakti bilan boshqariladigan maydonli tranzistorni tayyorlashimiz mumkin.
1-jadval. Asosiy yarimo‘tkazgichli asboblar
Yil
Yarimo‘tkazgichli asboblar
Muallif
1874
Metall-yarimo‘tkazgich kontakti
Braun
1907
Yorug‘lik chiqaruvchi diod
Round
1947
Bipolyar tranzistor
Bardeen, Brattain va Shockley
1949
p-n-o‘tish
Shockley
1952
Tiristor
Ebers
1954
Quyosh elementi
Chapin, Fuller va Pearson
1957
Geteroo‘tishli bipolyar tranzistor
Kroemer
1958
Tunnel diodi
Esaki
1960
MOSFET
Kahng and Atalla
1962
Lazer
Hall va boshqalar
1963
Geteroo‘tishli lazer
Kroemer, Alferov va Kazarinov
1963
Gann diod
Gunn
1965
S-diod
Johnston, DeLoach va Cohen
1966
MESFET
Mead
1967
Energiyaga bog‘liq bo‘lmagan xotira
Kahng va Sze
1970
Zaryad bog‘lanishli asbob
Boyle and Smith
1974
Rezonans tunnel diod
Chang, Esaki vaTsu
1980
MODFET
Mimura va boshqalar
2004
5 nm MOSFET
Yang va boshqalar
Yarimo‘tkazgichli asboblarni tayyorlashda ishlatiladigan ikkinchi blok p-turdagi va n-turdagi yarimo‘tkazgich orasida shakllantiriladigan p-n-o‘tishdir. Mazkur p-n-o‘tish ko‘pgina yarimo‘tkazgichli asboblar uchun asosiy blok hisoblanadi hamda p-n-o‘tish nazariyasi yarimo‘tkazgichli asboblarning fizikasini asosi sifatida xizmat qiladi. Ikkita p-n-o‘tishlarning kombinatsiyasidan, ya’ni boshqa p-turdagi yarimo‘tkazgichni qo‘shgan holda p-n-p bipolyar tranzistorni shakllantiramiz. Uchta p-n-o‘tishlarning kombinatsiyasidan p-n-p-n strukturani shakllantiramiz. U tiristor deb ataladigan asbob bo‘ladi.
Uchinchi blok geteroo‘tish bo‘linish chegarasidir, ya’ni farq qiluvchi yarimo‘tkazgich orasida shakllantirilgan bo‘linish chegarasidir. Masalan, geteroo‘tinshni shakllantirish uchun galliy arsenidi (GaAs) va alyuminiy arsenididan (AlAs) foydalanishimiz mumkin. Getoroo‘tish tezkor va fotonik asboblarning asosiy komponentasidir.
Keyingi blok metall-oksid-yarimo‘tkazgich strukturadir. Bu strukturaga metal-oksid va oksid-yarimo‘tkazgich bo‘linish chegaralarining kombinatsiyasi sifatida qarashimiz mumkin. MOYA-strukturani boshqaruvchi elektrod sifatida va p-n-o‘tishni istok va stok sifatida ishlatgan holda MOYA maydonli tranzistorni shakllantirishimiz mumkin. MOYA maydonli tranzistor integral sxemalarning muhim asbobidir.
1-jadvalda asosiy yarimo‘tkazgichli asboblar yaratilgan yili bo‘yicha tartiblangan holda keltirilgan.
Mazkur fanda asosiy yarimo‘tkazgichli asboblarning tuzilishi, ishlashi va asosiy tavsiflarini ko‘rib chiqamiz.
