Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Антифуза – қорғағышқа кері функцияны орындайтын электр құрылғысы. Қорғағыш төмен кедергіден басталып, электр өткізгіш жолды тұрақты түрде бұзуға немесе ашуға арналған (әдетте, жол арқылы өтетін ток белгіленген шектен асқанда), ал антифуза жоғары кедергімен және ашық тізбек күйінде басталады, оны бағдарламалау арқылы тұрақты электр өткізгіш жолға айналдыруға болады (әдетте, антифузаға түсетін кернеу белгілі бір деңгейден асқанда). Бұл технологияның көптеген қолданыс салалары бар. Антифузалар көбінесе шағын (немесе миниатюралық) стильдегі төмен вольтты Рождество шыршасының шамдарында қолданылуымен белгілі.
An antifuse is an electrical device that performs the opposite function to a fuse. Whereas a fuse starts with a low resistance and is designed to permanently break or open an electrically conductive path (typically when the current through the path exceeds a specified limit), an antifuse starts with a high resistance an open circuit and programming it converts it into a permanent electrically conductive path (typically when the voltage across the antifuse exceeds a certain level). This technology has many applications. Antifuses are best known for their use in mini light (or miniature) style low voltage Christmas tree lights.
Рождестволық ағаш шамдары
Төмен кернеулі шамдар тұрғын үй желісіне тән толық кернеуді қабылдай алмайды және тізбектей жалғанады, ал үлкен, дәстүрлі C7 және C9 үлгісіндегі шамдар параллель жалғанады және тікелей желілік/тұрғын үй кернеуінде жұмыс істеуге арналған. Тізбектей жалғанған шамдардың біреуі жарылса, тізбек толығымен ажырап қалады, яғни бір шамның жарылуы барлық тізбектің жұмысын тоқтатады. Осы себепті, әр шамның ішінде, әдетте, ішкі шунт сымы ретінде антифуз орнатылады. Шам жарылғанда, барлық желілік кернеу жарылған шамға түседі. Бұл антифуздың жарылған шамды қысқа тұйықтауына себеп болады, соның салдарынан тізбек қайта жұмыс істеуге мүмкіндік алады, бірақ қалған шамдардың әрқайсысына желілік кернеудің үлкен бөлігі түседі. Антифуз жоғары кедергілі қаптамасы бар сымнан жасалады және бұл сым шамның ішіндегі екі тік қыздыру элементін тіреп тұратын сымдардың үстіне оралады. Антифуз сымының оқшаулағысы жұмыс істеп тұрған шамға түсетін төмен кернеуге төтеп береді, бірақ толық желілік кернеудің әсерінен тез бұзылады, осылайша антифуз өзінің қызметін атқарады. Тізбекте жарылатын шамдардың саны артқан сайын, қалған шамдарға түсетін кернеу де арта түседі. Көбінесе, мұндай жағдайды болдырмау үшін, антифузы жоқ және көбінесе сәл өзгеше сипаттамасы бар ("фиузді шам" деп аталатын) арнайы шам тізбекке қосылады, ол кернеу тым жоғары болғанда бірінші болып жарылады, артық тоқ ағынынан қорғайды.
Low voltage lights cannot handle the full voltage typical to a residential circuit and are wired in series, unlike the larger, traditional, C7 and C9 style lights which are wired in parallel and are rated to operate directly at mains/residential voltage. Since a blown bulb in a series circuit would open the entire circuit, a series string would be rendered inoperable by a single lamp failing. Because of this, each bulb has an antifuse installed within it, normally as an internal shunt wire. When the bulb blows, the entire mains voltage is applied across the single blown lamp. This rapidly causes the antifuse to short out the blown bulb, allowing the series circuit to resume functioning, albeit with a larger proportion of the mains voltage now applied to each of the remaining lamps. The antifuse is made using wire with a high resistance coating and this wire is coiled over the two vertical filament support wires inside the bulb. The insulation of the antifuse wire withstands the ordinary low voltage imposed across a functioning lamp but rapidly breaks down under the full mains voltage, giving the antifuse action. As more bulbs fail in the string, a higher and higher voltage is applied across the remaining bulbs. Often a special bulb with no antifuse and often a slightly different rating (so it blows first as the voltage gets too high) known as a "fuse bulb" is incorporated into the string of lights to protect against the possibility of severe overcurrent if too many bulbs fail.
Интегралды схемадағы антифуздар
Антифуздар интегралды схемаларды тұрақты бағдарламалау үшін кеңінен қолданылады. Антифуздар тек оқуға арналған жадта (PROM) қолданылуы мүмкін. Әрбір битте сақтандырғыш және антифуз болады, ал бағдарламалау олардың бірін іске қосу арқылы жүзеге асырылады. Өндіріс процесінен кейін орындалатын бұл бағдарламалау тұрақты және қайтарылмайтын болып табылады, сондай-ақ "бір реттік бағдарламалау" (OTP) деп аталатын технологияны іске асыруға мүмкіндік береді. Кейбір бағдарламаланатын логикалық құрылғылар (PLD), мысалы, құрылымдық ASIC, логикалық тізбектерді конфигурациялау және стандартты интегралды схема дизайнынан арнайы дизайн жасау үшін фиуздар технологиясын пайдаланады. Антифузді PLD-лер SRAM-ге негізделген және логикалық қателерді түзету немесе жаңа функцияларды қосу үшін қайта бағдарламаланатын басқа PLD-лерден өзгеше, бір рет бағдарламаланады. Антифузді PLD-лер SRAM-ге негізделген PLD-лерге қарағанда артықшылықтары бар, себебі ASIC-тер сияқты, оларды әр қуат қосылған сайын конфигурациялаудың қажеті жоқ. Олар альфа бөлшектеріне, олар тізбектердің жұмысын бұзуы мүмкін, аз сезімтал болуы мүмкін. Сонымен қатар, антифуздің тұрақты өткізгіш жолдары арқылы құрастырылған тізбектер, SRAM технологиясын пайдаланатын PLD-де іске асырылған ұқсас тізбектерге қарағанда жылдам жұмыс істеуі мүмкін.
Antifuses are widely used to permanently program integrated circuits. Antifuses may be used in programmable read only memory (PROM). Each bit contains both a fuse and an anti fuse and is programmed by triggering one of the two. This programming, performed after manufacturing, is permanent and irreversible and is a means of achieving what is referred to as "one time programming" (OTP). Certain programmable logic devices (PLDs), such as structured ASICs, use fuse technology to configure logic circuits and create a customized design from a standard IC design. Antifuse PLDs are one time programmable in contrast to other PLDs that are SRAM based and which may be reprogrammed to fix logic bugs or add new functions. Antifuse PLDs have advantages over SRAM based PLDs in that like ASICs, they do not need to be configured each time power is applied. They may be less susceptible to alpha particles which can cause circuits to malfunction. Also, circuits built via the antifuse's permanent conductive paths may be faster than similar circuits implemented in PLDs using SRAM technology.
Диэлектрлік антифуздар
Диэлектрлік антифиустар өткізгіштер жұбының арасында өте жұқа оксид тосқаулын пайдаланады. Тоқ өткізгіш арнаның қалыптасуы жоғары кернеу импульсімен күштетілген диэлектрлік бұзылу арқылы жүзеге асырылады. Диэлектрлік антифиустар көбінесе CMOS және BiCMOS процестерінде қолданылады, себебі қажетті оксид қабатының қалыңдығы биполярлық процестердегідей жоғары емес.
Dielectric anti fuses employ a very thin oxide barrier between a pair of conductors. Formation of the conductive channel is performed by a dielectric breakdown forced by a high voltage pulse. Dielectric antifuses are usually employed in CMOS and BiCMOS processes as the required oxide layer thickness is lower than those available in bipolar processes.
Аморфты кремний антифуздары
Антифузия технологиясын қолданатын интегралдық схемалардың бір тәсілі екі металл өткізгіштің арасына өткізбейтін аморфты кремнийден жасалған жұқа тосқауылды пайдаланады. Аморфты кремнийге жеткілікті жоғары кернеу түсіргенде, ол төмен кедергісі бар поликристалды кремний-металл қорытпасына айналып, өткізгіш бола алады. Аморфты кремний – биполярлы немесе CMOS процестерінде көбінесе қолданылмайтын материал және оның өндірісі үшін қосымша қадам қажет. Антифузия әдетте шамамен 5 мА токпен іске қосылады. Полидиффузиялық антифузияда жоғары ток тығыздығы жылу тудырады, ол поликремний және диффузиялық электродтар арасындағы жұқа оқшаулағыш қабатты балқытып, тұрақты кедергілі кремний байланысын құрайды.
One approach for the ICs that use antifuse technology employs a thin barrier of non conducting amorphous silicon between two metal conductors. When a sufficiently high voltage is applied across the amorphous silicon it is turned into a polycrystalline silicon metal alloy with a low resistance, which is conductive. Amorphous silicon is a material usually not used in either bipolar or CMOS processes and requires an additional manufacturing step. The antifuse is usually triggered using an approximately 5 mA current. With a poly diffusion antifuse, the high current density creates heat, which melts a thin insulating layer between polysilicon and diffusion electrodes, creating a permanent resistive silicon link.
Зенер антифустары
Зенер диодтарын тұншықтырма ретінде қолдануға болады. Мұндай диод ретінде қызмет ететін p-n торабы токтың күрт өсуімен (current spike) артық жүктеліп, қызып кетеді. 100 °C-тан жоғары температурада және 105 А/см2-ден жоғары ток тығыздығында металдандыру электромиграцияға ұшырап, торап арқылы тікенектер (spikes) қалыптастырады, осылайша оны қысқа тұйықтап жібереді; бұл процесс индустрияда «Зенер запы» деп аталады. Тікенек кремний бетінде және одан сәл төмен, пассивтеу қабатының астында пайда болады, бірақ оған зақым келтірмейді. Сондықтан өткізгіштік тізбегі (shunt) жартылай өткізгіш құрылғының тұтастығы мен сенімділігіне әсер етпейді. Әдетте, оптимизацияланбаған тұншықтырма құрылымы үшін, жалпы биполярлық құрылғылар үшін 100-200 мА-дағы бірнеше миллисекундтық импульс жеткілікті; мамандандырылған құрылымдарға аз қуат талап етіледі. Тораптың пайда болған кедергісі 10 Ом шамасында болады. «Зенер запы» жиі аралас сигнал тізбектерінде аналогтық компоненттердің мәндерін түзету үшін қолданылады. Мысалы, жоғары дәлдікті резистор бірнеше қатарлы резисторларды және олармен параллель қосылған Зенер диодтарын (құрылғының қалыпты жұмысы кезінде өткізбеу үшін бағытталған) жасау арқылы, содан кейін қажетсіз резисторларды қысқа тұйықтап беру арқылы жасалуы мүмкін. Бұл тәсілмен резистордың мәнін тек төмендетуге болады. Сондықтан өндіріс толеранстарын өзгертіп, ең төменгі жасалған мән қажетті мәнге тең немесе одан жоғары болуын қамтамасыз ету қажет. Параллель резисторлардың мәні тым төмен болмауы керек, өйткені бұл «заппинг» тогын (zapping current) басады; мұндай жағдайларда резисторлар мен тұншықтырмалардың қатарлы-параллель комбинациясы қолданылады.
Zener diodes can be used as antifuses. The p n junction that serves as such a diode is overloaded with a current spike and overheated. At temperatures above 100 °C and current densities above 105 A/cm2 the metallization undergoes electromigration and forms spikes through the junction, shorting it out; this process is known as Zener zap in the industry. The spike is formed on and slightly below the silicon surface, just below the passivation layer without damaging it. The conductive shunt therefore does not compromise the integrity and reliability of the semiconductor device. Typically a few millisecond pulse at 100 200 mA is sufficient for common bipolar devices, for a non optimized antifuse structure; specialized structures will have lower power demands. The resulting resistance of the junction is in the range of 10 ohms. Zener zap is frequently employed in mixed signal circuits for trimming values of analog components. For example a precision resistor can be manufactured by forming several series resistors with Zeners in parallel (oriented to be nonconductive during normal operation of the device) and then shorting selected Zeners to shunt the unwanted resistors. By this approach, it is possible only to lower the value of the resulting resistor. It is therefore necessary to shift the manufacturing tolerances so that the lowest value typically made is equal to or larger than the desired value. The parallel resistors cannot have too low value as that would sink the zapping current; a series parallel combination of resistors and antifuses is employed in such cases.
Көше жарығы (көрсетілмеген)
Рождестволық ағаш шамдарына ұқсас, жоғары қарқынды разрядты шамдар пайда болғанға дейін, қыздырғыш шамдарды қолданатын көше жарық схемалары көбінесе жоғары кернеулі тізбекті схемалар ретінде жұмыс істеді. Әрбір көше шамдары шамға келетін сымдарға қосылған екі контактіні бөліп тұратын кішкентай оқшаулағыш пленкадан жасалған дискімен жабдықталған. Жоғарыда сипатталған Рождестволық шамдар сияқты, шам жарықтандыру тоқтаса, көше жарықтандыру схемасының барлық кернеуі (мыңдаған вольт) кесіндідегі оқшаулағыш пленкаға түсіп, оны жарып жіберетін. Осылайша, жарықтандыру тоқтаған шамның орны айналып өтіліп, көшенің қалған бөлігіне жарық қайта орнатылатын. Рождестволық шамдардан айырмашылығы, схемада электр тогын реттейтін автоматты құрылғы, мысалы тұрақты ток трансформаторы болды. Әрбір тізбекті шам жанып, қысқа тұйықталып кеткенде, айнымалы ток реттегіші кернеуді төмендетіп, қалған шамдардың барлығын қалыпты кернеуде, ток күшінде, жарықтығында және қызмет ету мерзімінде жұмыс істететін. Жарықтандыру тоқтаған шам ауыстырылғанда, жаңа пленка да орнатылып, кесіндідегі электр контактілерін қайта бөліп тұратын. Осы стильдегі көше жарығын шам мен шағылыстырғышты шамның бекіткіш тірегінен бөліп тұратын үлкен фарфор оқшаулағышпен тануға болады; оқшаулағыш қажет болды, өйткені шамның негізіндегі екі контакті жерге қатысты бірнеше мың вольт потенциалымен жұмыс істеуі мүмкін. Осы механизм (пленкалық дискілі кесінді) сериялы жарықтандыру қажет болатын жағдайларда, мысалы, әуежайлардағы ұшу-қону жолақтары мен руллинг жолдарында кеңінен қолданылады.
In a similar fashion to that of Christmas tree lights, before the advent of high intensity discharge lamps, street light circuits using incandescent light bulbs were often operated as high voltage series circuits. Each individual street lamp was equipped with a film cutout; a small disk of insulating film that separated two contacts connected to the two wires leading to the lamp. In the same fashion as with the Christmas lights described above, if the lamp failed, the entire voltage of the street lighting circuit (thousands of volts) was imposed across the insulating film in the cutout, causing it to rupture. In this way, the failed lamp was bypassed and illumination restored to the rest of the street. Unlike Christmas lights, the circuit usually contained an automatic device to regulate the electric current flowing in the circuit, such as a constant current transformer. As each series lamp burned out and was shorted out, the AC current regulator reduced the voltage, which kept each remaining bulb operating at its normal voltage, current, brightness, and life expectancy. When the failed lamp was finally replaced, a new piece of film was also installed, again separating the electrical contacts in the cutout. This style of street lighting was recognizable by the large porcelain insulator that separated the lamp and reflector from the light's mounting arm; the insulator was necessary because the two contacts in the lamp's base may have routinely operated at a potential of several thousands of volts above ground/earth. The same mechanism (a film disc cutout) is used broadly in applications where series lighting is desired, such as airfield runway and taxiway lights.