Юный техник 1988-08, страница 21

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ

Конечно, надежность любого запятой. Значит, получа

прибора имеет множество составляющих. Она зависит и от грамотности разработки схемы, от конструкции прибора, условий его работы. Каждый конкретный выход микросхемы из строя — это вроде бы случайность. Но статистика позволяет увидеть за случайностями закономерность. Чем выше степень интеграции, то есть чем больше деталей, тем больше процент брака, тем чаще отказы во время эксплуатации. Ведь чем больше деталей, тем больше вероятность, что какая-то из них откажет, идет ли речь о деталях полупроводниковых микросхем или механических часов. Но в том и дело, что надежность микросхем падает не соразмерно росту их сложности, а в геометрической прогрессии.

Почему? Виновата неидеальность структуры полупроводника. Для отдельного, как говорят специалисты, дискретного транзистора микродефекты, которые всегда есть в материале, не так уж важны. Ведь его «детали» относительно велики, видны невооруженным глазом. В микросхемах же элементы микроскопически малы. И для микротранзистора дефект структуры уже не «микро». А откажи в микросхеме хоть одна из сотен тысяч, а то и миллионов составляющих ее частичек — деталей, выйдет из строя и вся микросхема.

Откуда же берутся дефекты структуры? Чистота материалов, которые используются сегодня в электронной промышленности,— ее принято выражать в процентах — составляет 99 целых и еще много девяток после

2*

<Ш)

таллы-заготовки для производства полупроводниковых приборов можно практически безупречные по структуре. Вроде бы все так. Но в том и дело, что без примесей, правда строго определенных, не создать не только микросхему, а даже один-единственный транзистор.

Откроем энциклопедический словарь. «Транзистор — полупроводниковый прибор, в котором создано несколько (обычно не менее трех) разнородных областей...»

Не будем глубоко погружаться в физику полупроводников, но раскрыть подробнее лаконичную формулировку словаря все же необходимо.

Под разнородными областями понимают участки полупроводника, в которых либо есть избыточные электроны, либо их не хватает. В месте контакта этих областей и образуется так называемый полупроводниковый переход, которому обязаны работоспособностью все без исключения полупроводниковые приборы.

В чистом полупроводнике, в том самом, со множеством девяток после запятой, как вы понимаете, ни избытка электронов, ни недостатка нет. Чтобы нарушить электрическое равновесие, в полупроводник нужно ввести примесь — вещество с валентностью большей или меньшей, чем у него. (Валентность, как вы помните,— это свойство атомов одного элемента присоединять или замещать определенное количество атомов другого.) Если ввести в кремний — его валентность равна четырем — пятивалентный мышьяк, появится избыток

19