Integroidut piirit Määritellään piiriksi, joka käsittää elementtejä, jotka ovat erottamattomia ja kytkettyinä sähköisesti siten, että IC: tä ei voida erottaa kaupan ja rakentamisen vuoksi. Tällaisen piirin rakentamiseen voidaan käyttää lukemattomia tekniikoita. Nykyään IC: ksi kutsuttiin alun perin monoliittiseksi integroiduksi piiriksi. Uskotaan, että Kilby loi ensimmäisen toimivan IC: n takaisin vuonna 1958 ja hän voitti fysiikan Nobel-palkinnon vuonna 2000 kovasta työstään. Ensimmäinen ostaja tälle keksinnölle oli Yhdysvaltain ilmavoimat.
Mikä on integroitu piiri?
Integroitu piiri (IC), jota joskus kutsutaan siruksi tai mikrosiruksi, on puolijohdekiekko, johon on valmistettu tuhat tai miljoonia pieniä vastuksia, kondensaattoreita ja transistoreita. IC voi olla toiminto vahvistimena, oskillaattorina, ajastimena, laskurina, tietokoneen muistina tai mikroprosessorina. Tarkka IC luokitellaan joko lineaariseksi (analogiseksi) tai digitaaliseksi sen tulevasta sovelluksesta riippuen. Integroidut piirit vääristivät kaikkea tätä. Perusajatuksena oli saada täydellinen piiri, jossa oli paljon komponentteja ja niiden välisiä yhteyksiä, ja rekonstruoida koko asia mikroskooppisesti pienessä muodossa piikappaleen pinnalla. Se oli uskomattoman fiksu idea, ja se on mahdollistanut kaikenlaisia 'mikroelektronisia' laitteita aina digitaalisista kelloista ja taskulaskimista kuuhun laskeutuviin raketteihin ja aseisiin, joissa on sisäänrakennettu satelliittinavigointi.
Kuinka integroituja piirejä tehdään?
Kuinka rakennamme muistin tai prosessorisirun tietokoneelle? Kaikki alkaa raakayhdisteestä, kuten piistä, joka on kemiallisesti käsitelty tai seostettu sen muodostamiseksi ja jolla on erilaiset sähköiset ominaisuudet.
Integroidun piirin symboli
Doping-puolijohteet
Perinteisesti ihmiset ajattelevat laitteita, jotka sopivat kahteen siistiin luokkaan: laitteet, jotka antavat sähkön virrata niiden läpi melko helposti (johtimet) ja ne, jotka eivät (eristimet). Metallit muodostavat suurimman osan johtimista, kun taas ei-metallit, kuten muovit, puu ja lasi, ovat eristimiä. Itse asiassa vaikutukset ovat paljon monimutkaisempia kuin tämä, varsinkin kun on kyse alkuaineiden (ryhmissä 14 ja 15), erityisesti piin ja germaniumin, määrittelemisestä jaksollisen taulukon keskellä. Yleensä eristimet ovat elementtejä, jotka ovat valmiita toimimaan enemmän kuin johtimet, jos lisätään niihin pieniä määriä epäpuhtauksia dopingina tunnetussa menettelyssä.
Integroidun piirin suunnittelu
Jos lisäät antimonia piiin, annat sille hieman ylimääräisiä elektroneja kuin se yleensä sisältäisi voiman johtaa sähköä. Tällä tavalla 'seostettua' piitä kutsutaan n-tyyppiseksi piiksi. Kun lisäät booria antimonin sijaan, otat pois osan pii-elektroneista, jättäen taakse 'aukot', jotka toimivat 'negatiivisina elektronina', seuraavaksi kuljettavat positiivisen sähkövirran päinvastoin. Tällaista piitä kutsutaan p-tyypiksi. N-tyypin ja p-tyypin piitä sisältävien alueiden sijoittaminen vierekkäin liitosten luomiseksi, joissa elektronit toimivat erittäin houkuttelevilla tavoilla, on tapa, jolla tuotamme elektronisesti, puolijohdelaitteet kuten diodit, transistorit ja muistit.
Sirutehtaan sisällä
Integroidun piirin valmistusprosessi alkaa suurella piikidellä, joka on muotoinen kuin pitkä kiinteä putki, joka 'viipaloidaan' ohuiksi levyiksi (suunnilleen kompaktilevyn kokoisiksi). Kiekot on merkitty paljon identtisillä neliön tai suorakaiteen muotoisilla alueilla, joista kukin rakentaa yhden piisirun (joskus kutsutaan mikrosiruksi). Tuhansia, miljoonia tai miljardeja laitteita tuotetaan sitten kullekin sirulle seostamalla pinnan eri alueita niiden muuttamiseksi n- tai p-tyyppiseksi piiksi.
Sirun sisällä
Doping täydennetään lukuisilla erilaisilla prosesseilla. Yhdessä niistä, joka tunnetaan nimellä sputterointi, dopingiaineen ionit ammutaan piikiekkoon aivan kuten aseen luodit. Vielä yksi menettely, jota kutsutaan höyrykerrostukseksi, sisältää seostusaineen lisäämisen kaasuna ja sen annon keskittyä siten, että epäpuhtausatomit muodostavat ohutkalvon piikiekon pinnalle. Molekyylisädeepitaxial on paljon tarkempi lausuman muoto.
Tietysti integroitujen piirien rakentaminen, joka pakkaa satoja, miljoonia tai miljardeja laitteita kynsien kokoiselle pii-sirulle, on kaikki hieman vaikeampi kuin miltä se kuulostaa. Kuvittele kaaosta, kun lika voi aiheuttaa järkeä työskennellessäsi mikroskooppisella (tai joskus jopa nanoskooppisella) asteikolla. Siksi puolijohteet valmistetaan tahraton laboratorioympäristössä, jota kutsutaan puhtaiksi huoneiksi, joissa ilma suodatetaan huolellisesti ja työntekijöiden on päästävä sisään ja ulos ilmalukkojen läpi, jotka tyhjentävät kaikenlaisia suojavaatteita.
Integroitujen piirien tyypit
Eri integroidun piirin tyypit, jotka sisältävät seuraavat
Digitaaliset integroidut piirit
Tällaisella IC: llä on kaksi määriteltyä tasoa: 1 ja 0, mikä tarkoittaa, että ne työskentelevät binäärimatematiikan parissa, jossa 1 on päällä ja 0 on pois päältä. Tällaiset IC: t toteutetaan ahkerasti, koska ne sisältävät yli miljoonia variaineita, logiikkaportteja ja mitä muuta, kaikki integroituna yhdeksi siruksi. Esimerkkejä digitaalisesta IC: stä ovat mikrokontrollerit ja mikroprosessorit .
Integroitujen piirien tyypit
- Logiikka-IC: t
- Muistisirut,
- Liitäntäpiirit (tasonsiirtimet, sarjaliitäntä / sarjastin jne.)
- Virranhallinnan IC: t
- Ohjelmoitavat laitteet
Analogiset integroidut piirit
analogiset integroidut piirit toimii tarttumalla jatkuviin signaaleihin ja kykenee suorittamaan tehtäviä, kuten suodatuksen, vahvistuksen, demodulaation ja moduloinnin jne. Anturit, OP-AMP: t ovat lähinnä analogisia IC: itä .
- Lineaariset IC: t
- RF-piirit
Sekoitettu signaali
Kun digitaalisia ja analogisia IC: itä käytetään yhdessä sirussa, tuloksena oleva IC tunnetaan yhdistetyksi signaaliksi integroiduina piireinä.
- Tiedonkeruu-IC: t (mukaan lukien A / D-muuntimet, D / A-muunnin, digitaaliset potentiometrit)
- Kello / ajoitus-IC: t
Integroitujen piirien käyttö
Integroitu piiri käyttää puolijohdemateriaalia (lukusiruja) työpöytänä ja usein pii valitaan tehtävään. Jälkeenpäin sähkökomponentit kuten diodit, transistorit ja vastukset jne. lisätään tähän siruun minimoidussa muodossa. Sähkökomponentit on liitetty toisiinsa siten, että ne pystyvät suorittamaan useita tehtäviä ja laskelmia. Pii tunnetaan kiekkona tässä kokoonpanossa.
Integroitujen piirien sovellukset
IC: n sovellukset sisältävät seuraavat
- Tutka
- Rannekellot
- Televisiot
- Mehunvalmistajat
- Pc
- Videoprosessorit
- Äänivahvistimet
- Muistilaitteet
- Loogiset laitteet
- Radiotaajuus Kooderit ja dekooderit
Tässä artikkelissa olemme keskustelleet integroidusta piiristä lyhyesti sisältäen mikä on integroitu piiri, miten integroidut piirit tehdään ja niin edelleen. Integroidun piirin rakentamiseen doping-puolijohteen avulla sirutehtaan sisällä on käytetty kahden tyyppisiä menetelmiä. Olemme käsitelleet erityyppisiä integroituja piirejä, kuten digitaalisia integroituja piirejä, analogisia integroituja piirejä ja lopuksi sekoitettuja signaaleja esimerkkien kanssa. Lisäksi on käsitelty integroitujen piirien käyttöä ja integroitujen piirien sovelluksia.
Lisäksi tätä käsitettä koskeviin kyselyihin tai sähkö- ja elektroniikkaprojektien toteuttamiseksi , anna arvokkaat ehdotuksesi kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa. Tässä on kysymys sinulle, mikä on IC: n päätehtävä?
