Cum funcționează fizic circuitele integrate?

Cum funcționează fizic circuitele integrate?

Circuite integrate sunt definite ca circuitul care cuprinde elemente care sunt inseparabile și interconectate electric în așa fel încât IC nu poate fi separat din motive de comerț și construcție. O mulțime de tehnologii pot fi utilizate pentru a construi un astfel de circuit. Astăzi, ceea ce numim IC, a fost inițial cunoscut sub numele de circuit integrat monolitic. Se crede că Kilby a creat primul IC funcțional în 1958 și a câștigat Premiul Nobel pentru fizică în 2000 pentru munca sa grea. Primul cumpărător pentru această invenție a fost Forțele Aeriene ale SUA.

Ce este un circuit integrat?

Circuitul integrat (IC), numit uneori cip sau microcip, este o placă semiconductoare pe care sunt fabricate o mie sau milioane de mici rezistențe, condensatori și tranzistoare. Un CI poate fi o funcție ca amplificator, oscilator, temporizator, contor, memorie de calculator sau microprocesor. Un CI exact este clasificat fie liniar (analogic), fie digital, în funcție de aplicația sa viitoare. Circuitele integrate au denaturat toate acestea. Ideea fundamentală a fost obținerea unui circuit complet, cu o mulțime de componente și conexiunile dintre ele, și reconstituirea întregului lucru într-o formă microscopică mică pe suprafața unei bucăți de siliciu. A fost o idee incredibil de inteligentă și a făcut posibilă tot felul de gadgeturi „microelectronice”, de la ceasuri digitale și calculatoare de buzunar la rachete și arme de aterizare pe Lună cu navigație prin satelit încorporată.




Cum se realizează circuite integrate?

Cum construim un cip de memorie sau procesor pentru un computer? Totul începe cu un element compus brut, cum ar fi siliciu, care este tratat chimic sau dopat pentru a-l crea și are proprietăți electrice diferite.



Simbolul circuitului integrat

Simbolul circuitului integrat

Semiconductori doping

În mod convențional, oamenii se gândesc la echipamente care se încadrează în două categorii îngrijite: cele care permit curentului electric să circule destul de ușor prin ele (conductori) și cele care nu (izolatori). Metalele alcătuiesc majoritatea conductorilor, în timp ce nemetalele precum plasticul, lemnul și sticla sunt izolatorii. De fapt, efectele sunt mult mai complexe decât aceasta, în special atunci când vine vorba de definirea elementelor din centrul tabelului periodic (în grupurile 14 și 15), în special siliciu și germaniu. De obicei, izolatorii sunt elementele care sunt pregătite să funcționeze mai mult ca conductorii dacă le introducem cantități mici de impurități într-o procedură cunoscută sub numele de dopaj.



Proiectare circuit integrat

Proiectare circuit integrat

Dacă adăugați antimoniu la siliciu, îi furnizați niște electroni puțin mai mult decât ar include de obicei puterea de a conduce electricitatea. Siliciul „dopat” în acest fel se numește siliciu de tip n. Când adăugați bor în loc de antimoniu, luați o parte din electronii de siliciu, lăsând în urmă „găuri” care funcționează ca „electroni negativi”, apoi transportați un curent electric pozitiv în sens opus. Un astfel de tip de siliciu se numește tip p. Punerea unor zone de siliciu de tip n și de tip p una lângă alta pentru a crea joncțiuni în care electronii acționează în moduri foarte atractive este modul în care generăm electronic, dispozitive semiconductoare cum ar fi diodele, tranzistoarele și amintirile.

În interiorul unei fabrici de cipuri

Procedura de fabricare a unui circuit integrat începe cu un singur cristal mare de siliciu, în formă de țeavă solidă lungă, care este „felie de salam” în discuri subțiri (aproximativ de dimensiunea unui disc compact) numite napolitane. Vaferele sunt marcate într-o mulțime de zone pătrate sau dreptunghiulare identice, fiecare dintre ele construind un singur cip de siliciu (numit uneori microcip). Mii, milioane sau miliarde de aparate sunt apoi produse pe fiecare cip prin doparea unor zone diferite ale suprafeței pentru a le transforma în siliciu de tip n sau de tip p.




Inside Chip Working

Inside Chip Working

Dopajul este completat de o multitudine de procese diferite. Într-unul dintre ei, cunoscut sub numele de sputtering, ioni din materialul dopant sunt aruncați pe napolitena de siliciu la fel ca gloanțele dintr-o armă. O altă procedură numită depunere prin vapori implică introducerea materialului dopant ca gaz și lăsarea acestuia să se concentreze astfel încât atomii de impuritate să genereze o peliculă subțire pe suprafața plăcii de siliciu. Fasciculul molecular epitaxial este o formă mult mai precisă a afirmației.

Desigur, construirea circuitelor integrate care împachetează sute, milioane sau miliarde de aparate pe un cip de siliciu de dimensiunea unghiilor este ceva mai dificilă decât pare. Imaginați-vă haosul când un punct de murdărie ar putea raționa atunci când lucrați la scara microscopică (sau uneori chiar la nanoscopică). De aceea, semiconductorii sunt pregătiți în medii de laborator fără pată, numite camere curate, unde aerul este filtrat scrupulos și angajații trebuie să treacă și să iasă prin blocaje de aer care epuizează tot felul de haine de protecție.

Tipuri de circuite integrate

Diferitele tipuri de circuite integrate care includ următoarele

Circuite integrate digitale

Acest tip de IC are două niveluri definite: 1 și 0, ceea ce implică faptul că acestea funcționează pe matematică binară în care 1 reprezintă pentru activat și 0 reprezintă pentru oprit. Astfel de circuite integrate sunt realizate cu sârguință, deoarece conțin mai mult de milioane de flip flops, porți logice și altele, toate încorporate într-un singur chip. Exemple de IC digitale includ microcontrolere și microprocesoare .

Tipuri de circuite integrate

Tipuri de circuite integrate

  • IC-uri logice
  • Cipuri de memorie,
  • IC-uri de interfață (schimbătoare de nivel, serializator / de-serializator etc.)
  • Circuite integrate de gestionare a energiei
  • Dispozitive programabile

Circuite integrate analogice

circuite integrate analogice funcționează prin abordarea semnalelor continue și este capabil să îndeplinească sarcini precum filtrare, amplificare, demodulare și modulație etc. Senzori, OP-AMP-urile sunt în esență circuite integrate analogice .

  • CI liniare
  • IC-uri RF

Semnal mixt

Când IC-urile digitale și analogice sunt utilizate pe un singur cip, IC-ul rezultat este cunoscut sub numele de circuite integrate cu semnal mixt.

  • Circuite integrate de achiziție de date (inclusiv convertoare A / D, convertor D / A, potențiometre digitale)
  • CI-uri de ceas / sincronizare

Utilizări ale circuitelor integrate

Circuitul integrat folosește un material semiconductor (cipuri citite) ca masă de lucru și frecvent este selectat siliciu pentru sarcină. După aceea, componente electrice cum ar fi diodele, tranzistoarele și rezistențele etc. sunt adăugate la acest cip în formă minimizată. Componentele electrice sunt unite între ele astfel încât să poată îndeplini sarcini și calcule multiple. Siliciul este cunoscut sub numele de napolitane în acest ansamblu.

Aplicații ale circuitelor integrate

Aplicațiile unui CI includ următoarele

  • Radar
  • Ceasuri de mână
  • Televizoare
  • Producători de sucuri
  • Buc
  • Procesoare video
  • Amplificatoare audio
  • Dispozitive de memorie
  • Dispozitive logice
  • Frecventa radio Codificatori și decodificatori

În acest articol, am discutat despre circuitul integrat pe scurt, inclusiv ce este un circuit integrat, modul în care sunt realizate circuitele integrate și așa mai departe. Două tipuri de metode au fost folosite pentru a construi circuite integrate cu ajutorul unui semiconductor doping, în interiorul instalației cu cipuri. Ne-am ocupat de diferitele tipuri de circuite integrate, cum ar fi circuite integrate digitale, circuite integrate analogice și, în cele din urmă, semnale mixte cu exemple. În plus, au fost discutate și utilizarea circuitelor integrate și aplicațiile circuitelor integrate.

În plus, pentru orice întrebări referitoare la acest concept sau implementarea proiectelor electrice și electronice , vă rugăm să oferiți sugestiile dvs. valoroase comentând în secțiunea de comentarii de mai jos. Iată o întrebare pentru tine, care este funcția principală a unui CI?