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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.