Концентрации обработки

planar - плоский, ровный) - совокупность способов изготовления полупроводниковых приборов и полупроводниковых интегральных схем путём формирования их структур с одной (рабочей) стороны полупроводниковой пластины (подложки). Разработана в 1959 в США. П.т. основывается на создании в приповерхностном слое ПП монокрист. пластины областей с разл. типом проводимости или с разной концентрацией примесей, в совокупности образующих структуру ПП прибора или ИС. Такие области создаются локальным введением в подложку примесей (посредством диффузии или ионного легирования), осуществляемым через маску (обычно из плёнки оксида кремния SIO2, маскирующие св-ва к-рой обусловлены тем, что скорость диффузии большинства примесей в ней существенно ниже, чем в Si), формируемую на рабочей стороне подложки при помощи фотолитографии. Последовательно проводя процессы окисления (образование плёнки SiOz), фотолитографии (создание маски) и введения примесей, можно получить в приповерхностном слое подложки обларть любой требуемой конфигурации, а также внутри области с одним типом проводимости создать др. область с отличным типом проводимости или с отличным уровнем концентрации носителей заряда. Все эти области имеют выход на одну сторону подложки, что позволяет через окна в 5Ю2 осуществить их коммутацию в соответствии с заданной схемой при помощи плёночных металлич. (чаще AI) проводников, нужная конфигурация к-рых также обеспечивается методом фотолитографии. Плёнка ЗЮ2, помимо использования её в качестве маски, защищает выходящие на поверхность р-п-переходы как в процессе их формирования, так и при эксплуатации ПП приборов и ИС.

ФОТОЭФФЕКТ ВНУТРЕННИЙ - увеличение электропроводности полупроводников и диэлектриков под действием электромагн. излучения. Ф.в. обнаруживается, как правило, по изменению концентрации носителей тока в среде, т.е. по появлению фотопроводимости или фотоэдс (см. Фотоэффект вентильный). Ф.в. используют в фотодиодах, фоторезисторах, фототранзисторах, фотоэлементах, фотоэлектрич. генераторах (солнечных батареях) и др. ФРАКТОГРАФИЯ (от лат. fractus - излом и ...графия) - исследование излома на образцах или деталях после их механич. разрушения. Ф. проводится обычно под световым или электронным микроскопом с целью анализа причин и протекания процесса разрушения.

МЕТАЛЛООПТИКА — раздел оптики, в к-ром изучаются оптич. св-ва металлов. Вследствие большой концентрации носителей тока (электронов проводимости) металлы обладают не только высокой электрич. проводимостью, но также и нек-рыми особыми оптич. св-вами. В широком интервале частот электромагнитных волн от радиоволн до видимого света металлы отличаются большой отражательной способностью (металлич. блеск) и сильным поглощением (даже очень тонкие металлич. плёнки практически непрозрачны). В интервале частот УФ излучения и рентгеновских лучей металлы по своим оптич. св-вам не отличаются от диэлектриков.

ФОТОЭФФЕКТ ВНУТРЕННИЙ — перераспределение электронов по энергетич. состояниям в твёрдых и жидких ПП и диэлектриках, происходящее под действием электромагнитного излучения. Ф. в. обнаруживается, как правило, по изменению концентрации носителей тока в среде, т. е. по появлению фотопроводимости или фотоэдс (см. Фотоэффект вентильный). Ф. в. используют в фотодиодах, фоторезисторах, фототранзисторах, фотоэлементах, фотоэлектрических генераторах (солнечных батареях) и т. п.

Характер влияния донорных и акцепторных уровней на валентную зону или зону проводимости зависит от энергии Ферми (обычно называемой уровнем Ферми), положения энергетического уровня и температуры. Энергия Ферми в свою очередь зависит от концентрации носителей тока. Например, если концентрация носителей не слишком велика (невырожденный случай), то концентрации дырок и электронов соответственно можно представить в виде

Изменения оптических свойств могут проявляться либо косвенно, через изменение концентрации носителей, либо непосредственно — через образование полос поглощения. Обычно снижение концентрации носителей увеличивает прозрачность полупроводников в области длин волн, лежащей за пределами края основного поглощения. Эта область включает инфракрасную область, представляющую интерес для некоторых военных применений. Кроме того, в полупроводниках полосы поглощения можно непосредственно ввести в инфракрасную область с помощью дефектов, образующихся под действием облучения в отличие от большинства изоляторов, в которых вакансии и междоузлия, называемые центрами окраски, создают сильные полосы поглощения в видимой области спектра.

Удобно равновесные концентрации носителей обозначать так: "по. Рпо — концентрация электронов (основных носителей) и дырок (неосновных носителей) в полупроводнике n-типа; рр0, про — концентрация дырок (основных носителей) и электронов (неосновных носителей) в полупроводнике р-типа. В этих обозначениях соотношение (6.29) перепишется следующим образом:

Понятие "о неравновесных носителях. При температуре, отличной от абсолютного нуля, в полупроводнике происходит тепловое возбуждение (генерация) свободных носителей заряда. Если бы этот процесс был единственным, то концентрация носителей непрерывно возрастала бы с течением времени. Однако вместе с процессом генерации возникает процесс рекомбинации: электроны, перешедшие в зону проводимости или на акцепторные уровни, вновь возвращаются в валентную зону или на донорные уровни, что приводит к уменьшению концентрации свободных носителей заряда. Динамическое равновесие между этими процессами при любой температуре приводит к установлению равновесной концентрации носителей, описываемой формулами (6.7) и (6.8). Такие носители называются равновесными.

ция носителей весьма резко зависит от температуры и температурная зависимость их проводимости практически полностью определяется температурной зависимостью концентрации носителей. При данной температуре концентрация носителей заряда и проводимость собственных полупроводников определяется шириной их запрещенной зоны. Это наглядно видно и^ данных табл. 7Л, в которой приведена ширина запрещенной зоны и удельное сопротивление элементов IV группы таблицы Д. И. Менделеева, имеющих решетку типа алмаза. С уменьшением ширины запрещенной зоны с 1,12 (кремний) до 0,08 эВ (серое олово) удельное сопротивление при комнатной температуре уменьшается на 9 порядков.

Примесная проводимость полупроводников. Температурная зависимость электропроводности невырожденных примесных полупроводников, как и собственных, определяется в основном температурой зависимостью концентрации носителей. Поэтому качественный характер кривой зависимости а (Т) аналогичен кривой зависимости п (Т), показанной на рис. 6.4, в.

Из рис. 7.9 видно, что с увеличением концентрации примеси угол наклона участка примесной проводимости уменьшается, что пол-•ностью согласуется с кривыми рис. 6.7, а для концентрации носителей. У вырожденных полупроводников, у которых концентрация носителей заряда почти не зависит от температуры, угол наклона этого участка определяется зависимостью подвижности^от температуры.

Рассмотрим, как решены вопросы дифференциации и концентрации обработки заготовки на центровалыю-подрезной и токарной позициях автоматической линии. Первыми операциями процесса

15. Как решены вопросы дифференциации и концентрации обработки заготовки на позициях АЛ?

С применением обрабатывающих центров (многооперационных и многоцелевых станков), обеспечивающих выполнение комплекса операций для деталей определенных групп (при минимальном количестве переустановок и передач деталей на другие станки и применении разнообразного инструмента), осуществляется автоматизация мелкосерийного производства путем концентрации обработки деталей на одном рабочем месте. Этим в значительной мере исключаются недостатки мелкосерийного производства. При концентрации обработки деталей на одном рабочем месте обеспечивается сокращение времени на установку детали, затрат на оснастку, а также повышение точности обработки.

1) устройство должно обеспечивать хранение достаточно большого числа инструментов; 2) время на замену инструмента и настройку на размер должно быть сокращено до минимума; 3) конструкция устройства для закрепления инструмента в рабочем положении должна обеспечивать достаточно высокую жесткость системы СПИД, обуславливаемую требованиями к точности деталей; 4) должны быть максимально использованы возможности концентрации обработки на одном станке путем обработки наибольшего числа поверхностей с одной установки (в том числе в нескольких позициях), совмещения на одном станке черновой и чистовой обработок одной детали, обработки по общей программе нескольких различных деталей, установленных на станке одновременно; 5) время на установку и снятие деталей и на переналадку или замену установочно-зажимных приспособлений должно быть минимальным; 6) устройство должно обеспечивать быструю замену комплекта инструмента для перехода к обработке новых деталей.

Одним из важнейших вопросов при построении оборудования является выбор степени концентрации обработки, выполняемой на одном станке.или линии с жестким транспортером. В условиях гибкого производства с высокой серийностью выпуска или при большой трудоемкости обработки могут найти более частое применение переналаживаемые линии, прямоточного, роторного и ро-торно-цепного типа (рис. 1.2), в которых операции дифференцированы и выполняются одновременно на большом чиеяе позиций обработки.

При малой серийности применяются многоцелевые станки типа обрабатывающий центр, на которых с одной или нескольких установок последовательно обрабатывается большое число поверхностей. Минимальное число установок и закреплений деталей повышает точность обработки и производительность станков. Для смены инструмента применяются револьверные головки и магазины на большое число инструментов. Для. увеличения концентраций обработки в ряде случаев используются автоматически сменяемые многошпиндельные головки. При обработке крупных трудоемких деталей для увеличения концентрации обработки вокруг места обработки детали устанавливают несколько станков [18]. Таким образом, увеличение концентрации обработки, характерное для массового выпуска продукции, начинает все более часто применяться и в серийном, и в мелкосерийном производстве. В этих условиях еще выше требования к автоматизации смены инструмента, контроле- и ремонтопригодности оборудования, так как потери на обнаружение неисправности и ремонт могут стать основным препятствием увеличения концентрации операций и выпуска продукции.

Технологическое оборудование в значительной степени определяет полезность всего ГАП (табл. 2.2), в частности количество,, ритмичность выпуска и качество продукции (обрабатывающее и контрольное оборудование). Количество выпускаемой продукции зависит не только от числа единиц оборудования, но и от режимов, концентрации обработки, степени совмещенности рабочих и вспомогательных ходов, связанных с загрузкой станка заготовками и инструментом, от мощности привода и жесткости конструкции, допустимых режимов обработки, от системы управления и привода, длительности вспомогательных перемещений, виброустойчивости, теплостойкости, живучести. Конструкция оборудования определяет также его универсальность, гибкость и мобильность перестройки на новую продукцию.

2.4.4. Механизмы позиционирования с фиксацией. Увеличение концентрации обработки в переналаживаемом оборудовании, автоматизация смены инструмента и их блоков, применение спутников, создание разветвленных систем для их транспортировки и установки требуют использования механизмов позиционирования с фиксацией. Рассмотрим более подробно поворотно-фиксирую-щие механизмы, получившие особенно широкое применение в автоматическом оборудовании. Они используются в токарных автоматах для позиционирования шпиндельных блоков, многопози1 ционных агрегатных станках для поворота и фиксации столов и барабанных приспособлений, станках с ЧПУ для поворота револьверных головок, магазинов, делительных столов, а также в манипуляторах для смены инструмента. За последнее время и для смены многошпиндельных головок при последовательной обработке, на однопозиционных и агрегатных станках группы различных деталей также все чаще применяются столы с поворотно-фикси-рующими устройствами. К ним предъявляются те же требования, что и к механизмам позиционирования. Отличие заключается в том, что точность позиционирования здесь зависит в основном от механизма фиксации, а при прерывистом повороте надо создать благоприятные условия для фиксации и ограничить динамические нагрузки с целью увеличения долговечности деталей и уменьшения погрешности позиционирования. Быстроходность и быстродействие при этом являются наиболее важными общими характеристиками всего поворотно-фиксирующего устройства и определяются в значительной степени видом закона движения (рис. 1.2), моментом инерции поворачиваемых масс, координацией поворота и фиксации и в меньшей степени колебаниями, возникающими при фиксации. На общую длительность цикла работы поворотно-фиксирующего механизма оказывает существенное влияние работа устройств освобождения опор и зажима поворачиваемого узла, что будет рассмотрено ниже. Те же факторы существенны и для случая прерывистого поступательного движения с фиксацией конечных положений. Исследование характеристик большого числа

ципу действия можно разбить на четыре типа: а) одноместные однопозиционные (фиг. 259) б) одноместные многопозиционные (фиг. 260), применяемые при последовательной концентрации обработки; в) многоместные однопозиционные (фиг. 261); г) многоместные многопозиционные (фиг. 262), применяемые при параллельной и параллельно-последовательной концентрации обработки.

ные(фиг. 97), применяемые при последовательной концентрации обработки; в) многоместные, однопозиционные (фиг. 98); г) многоместные, многопозиционные (фиг. 99), применяемые при параллельной и параллельно-последовательной концентрации обработки.

требования роботизации по изменению технологического процесса и организационной формы технологического процесса, по расчленению или объединению переходов и операций, т. е. дифференциации или концентрации обработки, по изменению последовательности операций, вводу дополнительных операций и переходов, выполняемых в автоматическом цикле, которые ранее выполнял рабочий вручную (снятие заусенцев и т. д.), по изменению числа заготовок в партии запуска с целью уменьшения потерь времени на переналадку оборудования, по изменению режимов обработки с целью обеспечения необходимой стойкости инструмента и благоприятных условий стружкодробления;

— при использовании оправки может быть достигнута высокая степень концентрации обработки.