Смешанная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержит тонкоплёночные(толстоплёночные)пассивные элементы размещённые на поверхности кристалла. По технологии изготовления аналоговые микросхемы разделяются на две группы. Это полупроводниковые и

Микросхемотехника
урок_30 «Аналоговые микросхемы»
план урока
1 Появление аналоговых микросхем
2 Структура и параметры аналоговых МС
3 Применение в радиотехнике, устройствах СВТ
4 Классификация аналоговых микросхем.

5 Обозначение, параметры МС

Создание и выпуск аналоговых микросхем (МС) произошли в 70 годы 20 века. Они были востребованы при выпуске переносной радиотехники. Ее вес должен быть минимальным 300-500 грамм, в крайнем случае, мог быть - 1 кг. Источником питания служили гальванические элементы. Это были транзисторные приемники, кассетные магнитофоны, автомагнитолы.
Структура и параметры аналоговых МС
Аналоговые микросхемы представляли собой функциональные узлы устройств или сборки транзисторов, диодов, каскадов для сокращения габаритов устройств. В отличие от цифровых микросхем они работают с непрерывными сигналами разных амплитуд и частот. Напряжения питания также имеет широкий интервал от 3 В до 12-15 В. Из-за сложности внутренней структуры микросхема может требовать несколько источников питания. Для выполнения заданных функций аналоговые микросхемы требуют подключения внешних элементов, число которых иногда значительное.
К аналоговым микросхемам относят: различные виды усилителей, стабилизаторы напряжения и тока, специализированные микросхемы для радиоприемных и телевизионных устройств, аналоговые перемножители сигналов, компараторы, аналоговые ключи и коммутаторы. Также к ним относятся микросхемы для цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразований информации (ЦАП и АЦП).

Применение в радиотехнике, устройствах СВТ
В первую очередь, были созданы микросхемы представляющие собой функциональные узлы радиоприемных устройств. Это входные каскады, где усиливаются сигналы радиочастот (УВЧ). Потом схемы преобразования частот и выделения, детектирования полезного сигнала, несущего информацию. Усилитель промежуточной частоты УПЧ, смеситель и детектор сигналов СПЧ, ФД или АД. На выходе детектора появлялся звуковой сигнал, т.е. колебания частот в диапазоне 100 Гц-10 КГц. Он подавался на усилитель низкой частоты (УНЧ). Этот каскад мог быть выполнен на дискретных транзисторах или в виде отдельной микросхемы.

Рассмотрим радиоприемник «Меридиан РП-318», который выпускался в СССР в 80-е годы. Он обеспечивал прием радиовещательных станций с амплитудной модуляцией в диапазоне ДВ, СВ и КВ волн и частотной модуляцией в УКВ. Питается приемник от четырех элементов 316 (4х1,5 В), или от внешнего сетевого блока питания 6 В. Масса приемника без батареек – 0,5 кг.
рис.1 Внешний вид приемника РП-318
Принципиальная схема приемника содержит четыре микросхемы DA1-DA4. Микросхема DA1 (К174ПС1) выполняет функции усилителя и преобразователя частот ЧМ сигнала, DA3 (К157ХА1А)- усилителя и преобразователя АМ сигнала, DA4 (К174ХА10)- усилителей ПЧ и детектирования АМ и ЧМ сигналов. Микросхема DA2 (К174УН7) – УНЧ для усиления звука.
Вид платы приемника с микросхемами рис2. Микросхема с уголками креплений - DA2. Она находится слева внизу.

рис.2 Печатная плата приемника, Монтаж деталей

На следующих рисунках показаны части принципиальной электрической схемы приемника с узлами на основе микросхем:

рис.3 Схема входных цепей с DA1

рис.4 Схема УНЧ на DA2.

В кассетных магнитофонах производилась запись и воспроизведение звука с магнитной ленты. Кроме каскада УНЧ, важную роль играли микросхемы управляющие режимами
«запись звука на магнитную ленту» и «воспроизведение звука с магнитной ленты».

Усилитель записи (УЗП) управлял током, протекающим через обмотку магнитной головки, и обеспечивающим запись сигналов разных частот. Усилитель воспроизведения (УВЛ) усиливает сигнал, снимаемый с обмотки магнитной головки при движении ленты в режиме воспроизведения. Третий режим работы производит стирание сигнала с поверхности ленты перед новой записью. Он вспомогательный режим в режиме записи и производится специальной головкой стирания. На ее обмотку подается сигнал с генератора стирания и подмагничивания.
Аналогичные принципы работы применяются в накопителе на жестком магнитном диске. Магнитные головки записывают и считывают аналоговые сигнала с поверхности магнитного диска. В конструкции блока магнитных головок можно увидеть микросхему, расположенную рядом с головками. Она выполняет две функции. В режиме записи управляет током обмотки головок. В режиме чтения информации усиливает слабый сигнал с обмотки головок.
рис. 5 БМГ с микросхемой коммутатора и предусилителя магнитных головок.

Классификация аналоговых микросхем.

Интегральная (микро)схема (ИС, ИМС, м/сх, англ. integrated circuit, IC), чип, микрочип (англ. microchip, silicon chip, chip — тонкая пластинка — первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковом кристалле (или плёнке) и помещённая в неразборный корпус, или без такового, в случае вхождения в состав микросборки.
Технология производства микросхем позволяет выделить следующие группы:

Полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия, оксид гафния).

Плёночная интегральная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:

-толстоплёночная интегральная схема;

-тонкоплёночная интегральная схема.

Гибридная микросхема (также микросборка) — кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещённых в один корпус.

Смешанная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержит тонкоплёночные(толстоплёночные)пассивные элементы размещённые на поверхности кристалла. По технологии изготовления аналоговые микросхемы разделяются на две группы. Это полупроводниковые и гибридные микросхемы. Логические микросхемы только полупроводниковые. Основные элементы при изготовлении микросхем.

Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые). Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы. В логических микросхемах также является транзистор, но включенный по схеме электронного ключа. В качестве базовой схеме рассматривают схему, реализующую функцию «И».

В современных технологиях объединяют технологии биполярных и полевых транзисторов, чтобы добиться улучшения характеристик микросхем.

Микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах — самые экономичные (по потреблению тока):

-МОП-логика (металл-окисел-полупроводник логика) — микросхемы формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа;

-КМОП-логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП).

Микросхемы на биполярных транзисторах:

-РТЛ — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

-ДТЛ — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);

-ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе;

-ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шоттки;

-ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие;

-ИИЛ — интегрально-инжекционная логика.

КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распространёнными логиками микросхем. Где необходимо экономить потребление тока, применяют КМОП-технологию. Наоборот, где важнее скорость и не требуется экономия потребляемой мощности, то применяют ТТЛ-технологию. Слабым местом КМОП-микросхем является уязвимость от статического электричества — достаточно коснуться рукой вывода микросхемы и её целостность уже не гарантируется. С развитием технологий ТТЛ и КМОП микросхемы по параметрам сближаются и, как следствие, например, серия микросхем 1564 — сделана по технологии КМОП, а функциональность и размещение в корпусе как у ТТЛ технологии.

Микросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии, являются самыми быстрыми, но и наиболее энергопотребляющими. Они применялись при производстве вычислительной техники требующей большие скорости вычислений. Это суперЭВМ, системы реального времени. В СССР ЭВМ типа ЕС106х изготавливались на ЭСЛ-микросхемах. Сейчас эта технология используется редко, так как применяется совсем иные технологии при создании многоядерных процессоров.

Технологический процесс

При изготовлении микросхем используется метод фотолитографии (проекционной, контактной и др.), при этом схему формируют на подложке из кремния. Она создается путём резки алмазными дисками цилиндра кристаллического кремния на тонкие пластины. Ввиду малости линейных размеров элементов микросхем, от использования видимого света, и даже ближнего ультрафиолета, при засветке давно отказались.

В качестве характеристики технологического процесса производства микросхем указывают минимальные контролируемые размеры топологии фотоповторителя (контактные окна в оксиде кремния, ширина затворов в транзисторах и т. д.) и, как следствие, размеры транзисторов (и других элементов) на кристалле. Этот параметр, однако, находится во взаимозависимости с рядом других производственных возможностей: чистотой получаемого кремния, характеристиками инжекторов, методами фотолитографии, методами вытравливания и напыления.

В 1970-х годах минимальный контролируемый размер составлял 2-8 мкм, в 1980-х был уменьшен до 0,5-2 мкм. Некоторые экспериментальные образцы фотолитографического оборудования рентгеновского диапазона обеспечивали минимальный размер 0,18 мкм.

В 1990-х годах, из-за нового витка «войны платформ», экспериментальные методы стали внедряться в производство и быстро совершенствоваться. В начале 1990-х процессоры (например, ранние Pentium и Pentium Pro) изготавливали по технологии 0,5-0,6 мкм (500—600 нм). Потом их уровень поднялся до 250—350 нм. Следующие процессоры (Pentium 2, K6-2+, Athlon) уже делали по технологии 180 нм.

В конце 1990-х фирма Texas Instruments создала новую ультрафиолетовую технологию с минимальным контролируемым размером около 80 нм. Но достичь её в массовом производстве не удавалось вплоть до недавнего времени. По состоянию на 2009 год технологии удалось обеспечить уровень производства вплоть до 90 нм.

Новые процессоры (сперва это был Core 2 Duo) делают по новой УФ-технологии 45 нм. Есть и другие микросхемы, давно достигшие и превысившие данный уровень (в частности, видеопроцессоры и флеш-память фирмы Samsung — 40 нм). По состоянию на 2009 год альянс ведущих разработчиков и производителей микросхем работает над тех. процессом 32 нм.

В 2010-м в розничной продаже уже появились процессоры, разработанные по 32-х нм тех. процессу.

В 2018 году основный техпроцесс стал для микропроцессоров -14 нм. Аналоговые микросхемы изготавливаются по техпроцессу 0.18-0.3 мкм (180- 300 нм). Для них главное требование устойчивая работа транзисторов, каскадов в температурном интервале -10 град до +60 град.

Корпуса микросхем

Микросхемы выпускаются в двух конструктивных вариантах — корпусном и бескорпусном.

Бескорпусная микросхема — это полупроводниковый кристалл, предназначенный для монтажа в гибридную микросхему или микросборку (возможен непосредственный монтаж на печатную плату). Корпус микросхемы — это часть конструкции микросхемы, предназначенная для защиты от внешних воздействий и для соединения с внешними электрическими цепями посредством выводов. Корпуса стандартизованы для упрощения технологического процесса изготовления изделий из разных микросхем. Число стандартных корпусов исчисляется сотнями.

В российских корпусах расстояние между выводами (шаг) измеряется в миллиметрах и наиболее часто это 2,5 мм и 1,25 мм. У импортных микросхем шаг измеряют в дюймах, используя величину 1/10 или 1/20 дюйма, что соответствует 2,54 и 1,28 мм. В корпусах до 16 выводов эта разница не значительна. При больших размерах (20 и более выводов) соответствующие корпуса уже конструктивно несовместимы. Для штыревых выводов происходит обламывание выводов при монтаже, для планарных выводов — спайка соседних.

В современных импортных корпусах для поверхностного монтажа применяют и метрические размеры: 0,8 мм; 0,65 мм и другие.

Пример корпусной микросхемы:

Назначение выводов микросхемы К174УН7:
1 — питание (+ Un);
4 — вольтодобавка, питание (+Un);
5—коррекция;
6—обратная связь;
7—фильтр;
8—вход;
9— общий (— Un);
10—эмиттер выходного каскада;
12 – выход сигнала

Рис 7

Гибридные микросхемы.

Гибридные интегральные микросхемы (ГИМС) имеют следующие основные конструктивные элементы:

- изоляционное основание из стекла, керамики или другого материала, на поверхности которого расположены пленочные проводники, контактные площадки, резисторы и конденсаторы (как правило, небольшой емкости), изготовленные методом напыления;

- навесные бескорпусные элементы (транзисторы и диоды);

- навесные пассивные элементы в специальном миниатюрном исполнении, которые не могут быть выполнены в виде пленок (конденсаторы большой емкости, трансформаторы, дроссели);

пластмассовый или металлический корпус, который служит для герметизации схемы крепления выводных лепестков.
рис.8 Конфигурация резисторов

На рис. 8 представлена конфигурация пленочных резисторов с малым (а) и большим (б) сопротивлениями. Такие резисторы в виде тонкой пленки чистого хрома, нихрома или тантала наносят непосредственно на изоляционную основу. Подобным способом удается получить резисторы с сопротивлениями от тысячных долей ом до десятков килоом. Для получения более высокоомных резисторов (до десятков мегаом) применяют металлодиэлектрические смеси, например из хрома и моноокиси кремния.

Наилучшей стабильностью обладают нихромовые резисторы, у которых температурный коэффициент сопротивления ТК R составляет 10-41/°С, при этом допуск на номинал составляет ±5%, необратимые изменения номинальных значений сопротивления менее 0,5% за 1000 ч работы.

Резисторы на основе пленки тантала позволяют осуществлять точную доводку сопротивления с погрешностью 0,5—1,0% за счет окисления поверхностного слоя во время термического отжига.

Резисторы на основе металлокерамических смесей имеют очень высокие значения параметров, однако свойства этих резисторов сильно зависят от технологических факторов и имеют плохую воспроизводимость Площади пленочных резисторов составляют (1÷2)∙10-3 см2.

рис.9 Конструкция пленочного конденсатора
1 - диэлектрик, 2 - обкладки, 3 - подложка.

На рис.9 схематически показана конструкция пленочного конденсатора. Нижняя и верхняя обкладки такого конденсатора выполнены в виде тонких пленок из меди, серебра, алюминия или золота. Однако эти металлы не обеспечивают хорошей адгезии с материалом подложки. Для улучшения адгезии напыление металлов производят с подслоем хрома, титана, молибдена.

В качестве диэлектрика в конденсаторах применяют пленку из силиката алюминия, титаната бария, двуокиси титана, окиси бериллия, кремния и др. Эти пленки обладают хорошей электрической прочностью и высокой диэлектрической проницаемостью. Конденсаторы такого типа могут иметь емкость от десятых долей до десятков, тысяч пикофарад. Площади пленочных конденсаторов от 10-3 до 1 см2.

Проводники в гибридной интегральной микросхеме обеспечивают необходимое соединение элементов между собой, и их подключение к выводным зажимам обычно выполняют в виде тонкой пленки золота, меди или алюминия с подслоем никеля, хрома или титана. Подслой обеспечивает высокую адгезию к изоляционному основанию, а слой золота, меди или алюминия — высокую электрическую проводимость.

Медные соединительные проводники для защиты от внешних влияний и улучшения условий пайки или сварки покрывают тонкой пленкой (0,5—1,0 мкм) золота или никеля. Алюминиевые проводники обладают достаточно высокой коррозионной стойкостью. Защитный слой никеля в этом случае служит для улучшения условий пайки.
Навесные активные компоненты с гибкими выводами из золотой проволоки диаметром 30—50 мкм присоединяют к пленочной микросхеме пайкой или сваркой. В последнее время широкое распространение получили активные компоненты с шариковыми выводами (рис.10), с помощью которых осуществляется жесткое крепление и электрическое подсоединение активных компонентов.
рис.10 Крепеж элементов

Плотность пассивных и активных компонентов при их многослойном расположении в гибридной интегральной микросхеме, выполненной по тонкопленочной технологии, может достигать 300—500 эл/см2. Внешний вид гибридной интегральной микросхемы без корпуса показан на рис. 11.

рис.11 Общий вид собранной ГИМС

Собранную гибридную интегральную микросхему помещают в жесткий металлический или пластмассовый корпус, предназначенный для повышения механической прочности и герметизации схемы (рис. 12).
рис.12 ГИМС в пластмассовом корпусе

Полупроводниковая микросхема.
В отличие от гибридных интегральных микросхем, которые состоят из двух различных типов элементов: тонкопленочных резисторов, конденсаторов, соединительных проводников и навесных транзисторов, дросселей, конденсаторов большой емкости,— полупроводниковые интегральные микросхемы (ПИМС) обычно состоят из отдельных областей кристалла, каждая из которых выполняет функцию транзистора, диода, резистора или конденсатора.

Транзисторы в полупроводниковых микросхемах представляют собой трехслойные структуры с двумя p-n-переходами, обычно n-p-n-типа. В качестве диодов используют либо двухслойные структуры с одним p-n-переходом, либо транзисторы в диодном, включении (рис. 13). Роль конденсаторов в полупроводниковых интегральных схемах выполняют p-n-переходы, запертые обратным постоянным напряжением.
рис.13 Диодное включение транзисторов

Максимальная практически достижимая емкость таких конденсаторов лежит в пределах 100—200 пФ, а во многих микросхемах она ограничена значением 50 пФ, что является следствием малой площади используемых p-n-переходов (обычно 0,05 мм2 и менее). Отклонение емкости конденсатора от номинальной обычно составляет ±20%.
Резисторы полупроводниковых интегральных микросхем представляют собой участки легированного полупроводника с двумя выводами. Сопротивление такого резистора зависит от удельного сопротивления полупроводника и геометрических размеров резисторов. Сопротивления резисторов обычно не превышают нескольких килоОм. В качестве, более высокоомных резисторов, иногда, используют входные сопротивления эмиттерных повторителей, которые могут достигать десятков и даже сотен килоом. Температурная стабильность таких резисторов удовлетворительна во всем рабочем диапазоне. Отклонение сопротивления резистора от номинального составляет ±20% и более.

Дроссели в полупроводниковых интегральных микросхемах создавать очень трудно, поэтому большинство схем проектируют так, чтобы исключить применение индуктивных элементов.
Все перечисленные элементы микросхемы получают в едином технологическом цикле в кристалле полупроводника. Изоляцию отдельных элементов осуществляют одним из двух способов: закрытым p-n-переходом или с помощью изоляционной пленки двуокиси кремния SiO2. На рис. 14 показана последовательность получения изолированных областей n-кремния. Такой технологический процесс содержит ряд описанных ранее операций. Вначале на пластину исходного n-кремния методом фотолитографии наносят защитную маску и проводят избирательное травление исходного кристалла (рис. 14, а). Затем после смывания маски осуществляют окисление поверхности кристалла кремния, на котором образуется изоляционный слой (рис. 14, б).
рис.14 Этапы получения изолированных областей («карманов»)
На поверхность, защищенную слоем SiO2, напыляют или выращивают в процессе эпитаксии слой поликристаллического кремния (рис. 14, в). Наконец, после повторного травления исходного кристалла кремния образуются изолированные области кремния n-типа (рис. 14, г). В этих изолированных областях — «карманах» — с помощью диффузии примесей (акцепторных и затем донорных) создаются участки с электропроводностью p- и n-типов (рис. 15), которые образуют различные элементы микросхемы.
рис. 15 Структура полупроводни -ковой МС

Рассмотренными методами с некоторыми вариациями отдельных операций могут быть получены биполярные транзисторы как типа: n-p-n, так и p-n-p, полевые транзисторы с изоляцией затвора p-n-переходом и с изолированным затвором (МОП-транзисторы). Однако, технологически достаточно сложно получить в одной микросхеме все типы элементов. Поэтому технология, применяемая для изготовления микросхем в основном на биполярных транзисторах, получила название биполярной. Для изготовления микросхем в основном на МДП-транзисторах имеется целый ряд технологий:

n-МОП — технология, позволяющая получать МОП-транзисторы с каналом, имеющим электронную электропроводность;

K-МОП — технология, позволяющая получать МДП-транзисторы с каналами как n, так и p-типов;

V-МОП — технология, предусматривающая создание V-образных канавок на поверхности полупроводниковой пластины. На боковых поверхностях этих канавок располагаются МОП-транзисторы с очень короткими каналами (не более 3—6 мкм), что позволяет довести быстродействие полевых транзисторов до 5—20 ,нс. Во всех этих технологиях для соединения элементов между собой применяют золотые или алюминиевые пленки, получаемые методом вакуумного напыления через маску соответствующей формы.
Соединение микросхемы с внешними выводами осуществляют золотыми или алюминиевыми проводниками диаметром около 10 мкм. Такие проводники присоединяют к золотым или алюминиевым пленкам методом термокомпрессии и приваривают к внешним выводам микросхемы. Общий вид микросхем без корпуса показан на рис. 16.

рис 16 Общий вид кристалла МС

Полупроводниковые интегральные микросхемы в сборе помещают в металлический или пластмассовый корпус. Изготовление микросхем (сразу большого количества) в едином технологическом цикле позволяет существенно усложнять их схему и увеличивать количество активных и пассивных элементов практически без повышения трудоемкости изготовления. Это дает возможность создавать сложные микросхемы с большой степенью интеграции (более 104—106 элементов).

Большинство полупроводниковых интегральных микросхем потребляют от источников питания мощность порядка 50—200 мВт, В то же время существуют логические микросхемы, потребляемая мощность которых не превышает 10—100 мкВт, и усилители мощности в микросхемном исполнении, обеспечивающие выходную мощность в несколько ватт. Микросхемы могут работать до частот 20— 300 мГц, обеспечивать время задержки 0,1—20 нс.

Полупроводниковые интегральные микросхемы обладают довольно высокой надежностью. В настоящее время в ненагруженных режимах среднее время безотказной работы может достигать 107 ч, и к 1990 г., ожидается его повышение до 108 ч.

Электронные устройства, выполненные на полупроводниковых интегральных микросхемах, могут иметь плотность упаковки до 500 эл/см3. Среднее время безотказной работы устройства, содержащего 108—109 элементов, может достигать 5—10 тыс. ч.

Параметры интегральных схем

В отличие от полупроводниковых диодов и транзисторов интегральные микросхемы представляют собой не отдельные элементы, а целые функциональные устройства, предназначенные для преобразования электрических сигналов. В зависимости от назначения в интегральной микросхеме могут нормироваться разные параметры, характеризующие функциональное устройство в целом. По назначению все интегральные микросхемы подразделяются на два класса: линейно-импульсные и логические.

К линейно-импульсным микросхемам относят микросхемы, которые обеспечивают примерно пропорциональную зависимость между входными и выходными сигналами. Входным сигналом чаще всего является входное напряжение, реже входной ток, выходным сигналом— выходное напряжение. Простейшим примером линейно-импульсной микросхемы является широкополосный усилитель.

Для линейно-импульсных микросхем основными функциональными параметрами являются:
- коэффициент усиления по напряжению Ku,
- входное сопротивление Rвх,
- выходное сопротивление Rвых,

- максимальное выходное напряжение UВыx mах,
- границы частотного диапазона fн и fв, где fн — нижняя, а fв— верхняя рабочие частоты.

В зависимости от назначения линейно-импульсной микросхемы ее параметры могут принимать различные значения. Однако в настоящее время наметилась тенденция к созданию ряда линейно импульсных микросхем универсального назначения, среди которых, прежде всего следует назвать широкополосный усилитель постоянного тока. Ориентировочные параметры такого усилителя следующие: K ≥ 50 000, Rвх≥0,5 МОм, Rвых≤100 Ом, fв=20 МГц.

Логические интегральные микросхемы или цифровые микросхемы, как правило, представляют собой устройства с несколькими входами и выходами. В них, как входные, так и выходные напряжения могут принимать лишь определенные значения, при этом выходное напряжение зависит от наличия или отсутствия напряжений на различных входах устройства. Основными параметрами этих микросхем являются:
- входное и выходное напряжения («U лог 1» и «U лог 0»),
- время задержки и быстродействие.
Общетехнические параметры интегральных микросхем — механическая прочность, диапазон рабочих температур, устойчивость к пониженным и повышенным давлениям и влагостойкость — обычно не хуже, чем у диодов и транзисторов.

Как было отмечено, важным преимуществом интегральных микросхем является их высокая надежность. Другим не менее важным преимуществом являются их малые массогабаритные параметры. Большие интегральные схемы (БИС), содержащие до нескольких десятков — сотен тысяч элементов, имеют массу, не превышающую нескольких грамм. При этом большая ее часть приходится на корпус, выводы и подложку, а не на активные полупроводниковые элементы. Плотность активных элементов в самой БИС достигает 10 000—50 000 эл/см3. Это в 50—100 раз больше, чем при использовании отдельных транзисторов, диодов, резисторов и т. д. в микромодульных схемах.

Интегральные микросхемы обладают высоким быстродействием, так как их малые размеры обеспечивают снижение таких паразитных параметров, как межэлектродные емкости и индуктивности соединительных проводников. Это позволяет создать высокочастотные усилители на частоты 1—3 ГГц и быстродействующие логические схемы с задержкой не более 0,1 нс.

Достоинством интегральных микросхем является также их высокая экономичность. Даже большие интегральные схемы обычно потребляют мощность не более 100—200 мВт, существуют микросхемы, потребляющие от источника питания не более 10—100 мкВт. Такие низкие потребляемые мощности позволяют снизить расход электроэнергии, уменьшить массу источников питания устройств, выполненных с применением интегральных микросхем.

Система обозначений типа ИМС

По принятой системе обозначений условное обозначение типа ИМС состоит из четырех элементов.

Первый элемент — цифра, указывающая конструктивно-технологическое исполнение ИМС. По конструктивно-технологическому исполнению микросхемы подразделяют на три группы, которым присвоены следующие обозначения:

1; 5; 7; — полупроводниковые;

2; 4; 6; 8 —: гибридные;

3—прочие (пленочные, керамические и др.).

Второй, элемент — две или три цифры, означающие порядковый номер разработки серии ИМС (от 0 до 999).

Унифицированной серией ИМС называют группу микросхем, выпускаемую по единой технологии, имеющую согласованные входные и выходные сигналы и источники питания.

Третий элемент — две буквы, означающие функциональное назначение ИМС,

Четвертый элемент — порядковый номер разработки ИМС по функциональному признаку в данной серии.

ИМС, предназначенные для электронных устройств широкого применения, имеют в начале условного обозначения дополнительный индекс К.

При наличии разброса отдельных электрических параметров, а также предельных эксплуатационных параметров одного и того же типа ИМС в конце условного обозначения проставляется дополнительная буква (от А до Я).

В качестве примера, приведем условные обозначения полупроводниковой и гибридной ИМС. Так, шифр микросхемы К140УД14А означает: К — микросхеме для электронных устройств широкого применения, 1 − полупроводниковая 40 — порядковый номер серии (серия 140), УД — операционный усилитель, 14 − порядковый номер операционного усилителя в серии 140, А — с коэффициент усиления определенного значения. Шифр микросхемы 284КН1 означает: 2 — гибридная, 84 — порядковый номер серии (серия 284), КН — коммутаторы, 1 — порядковый номер коммутатора в серии 284.