Com funcionen els circuits integrats físicament?

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





Circuits integrats es defineixen com el circuit que comprèn elements inseparables i interconnectats elèctricament de manera que no es pugui separar l’IC per motius de comerç i construcció. Es poden utilitzar infinitat de tecnologies per construir un circuit d’aquest tipus. Avui el que anomenem IC es coneixia originalment com un circuit integrat monolític. Es creu que Kilby va crear el primer CI de treball el 1958 i va guanyar el Premi Nobel de Física el 2000 pel seu treball dur. El primer comprador d’aquest invent va ser la Força Aèria dels Estats Units.

Què és un circuit integrat?

El circuit integrat (IC), de vegades anomenat xip o microxip, és una hòstia semiconductora sobre la qual es fabriquen mil o milions de resistències, condensadors i transistors diminuts. Un CI pot ser una funció com a amplificador, oscil·lador, temporitzador, comptador, memòria de l’ordinador o microprocessador. Un CI exacte es classifica com a lineal (analògic) o digital segons la seva aplicació futura. Els circuits integrats distorsionaven tot això. La idea fonamental era obtenir un circuit complet, amb molts components i les connexions entre ells, i reconstruir el conjunt en una forma microscòpicament petita a la superfície d’un tros de silici. Va ser una idea increïblement intel·ligent i ha fet possible tota mena d’aparells “microelectrònics” que van des de rellotges digitals i calculadores de butxaca fins a coets i braços d’aterratge lunar amb navegació per satèl·lit integrada.




Com es fabriquen els circuits integrats?

Com es construeix un xip de memòria o processador per a un ordinador? Tot comença amb un element compost brut com el silici, que es tracta químicament o es dopa per crear-lo i té diferents propietats elèctriques.

Símbol de circuit integrat

Símbol de circuit integrat



Semiconductors de dopatge

Convencionalment, la gent pensa en equips que s’adapten a dues categories ordenades: aquells que permeten que l’electricitat hi circuli amb força facilitat (conductors) i els que no (aïllants). Els metalls constitueixen la majoria dels conductors, mentre que els no metàl·lics com el plàstic, la fusta i el vidre són els aïllants. De fet, els efectes són molt més complexos que això, sobretot quan es tracta de definir elements al centre de la taula periòdica (en els grups 14 i 15), sobretot el silici i el germani. Normalment, els aïllants són els elements que es preparen per funcionar més com els conductors si els hi introduïm petites quantitats d’impureses en un procediment conegut com a dopatge.

Disseny de circuits integrats

Disseny de circuits integrats

Si afegiu antimoni al silici, li proporcionareu electrons lleugerament més del que normalment inclouria la potència per conduir electricitat. El silici 'dopat' d'aquesta manera s'anomena silici de tipus n. Quan afegiu bor en lloc d’antimoni, traieu alguns electrons de silici, deixant enrere “forats” que funcionen com a “electrons negatius”, després transporteu un corrent elèctric positiu de la manera contrària. Aquest tipus de silici s’anomena tipus p. Posar àrees de silici de tipus n i tipus p costat a costat per crear juntes en què els electrons actuen de maneres molt atractives és la forma en què generem electrònicament, dispositius semiconductors com díodes, transistors i memòries.

Dins d’una planta de xips

El procediment de fabricació d'un circuit integrat comença amb un gran monocristall de silici, amb forma de tub dur massís, que es fa a 'làmines de salami' en discs prims (aproximadament de la mida d'un disc compacte) anomenats hòsties. Les hòsties es marquen en moltes zones quadrades o rectangulars idèntiques, cadascuna de les quals formarà un sol xip de silici (de vegades anomenat microxip). A continuació, es produeixen milers, milions o milers de milions d’aparells en cada xip dopant zones diferents de la superfície per convertir-les en silici de tipus n o tipus p.


Inside Chip Working

Inside Chip Working

El dopatge es completa amb una multiplicitat de processos diferents. En un d’ells, conegut com sputtering, els ions del material dopant es disparen contra l’hòstia de silici com les bales d’una pistola. Un procediment més anomenat deposició de vapor consisteix a introduir el material dopant com a gas i deixar-lo concentrar de manera que els àtoms d’impuresa generin una fina pel·lícula a la superfície de l’hòstia de silici. El feix molecular epitaxial és una forma molt més precisa de l’enunciat.

Per descomptat, la creació de circuits integrats que empaqueten centenars, milions o milers de milions d’aparells en un xip de silici de mida ungla és una mica més difícil del que sembla. Imagineu-vos el caos quan un punt de brutícia podria raonar quan treballeu a escala microscòpica (o de vegades fins i tot a escala nanoscòpica). És per això que els semiconductors es preparen en entorns de laboratori impecables anomenats sales netes, on l’aire es filtra escrupolosament i els empleats han de passar i sortir a través de panys d’aire que esgoten tota mena de roba protectora.

Tipus de circuits integrats

Els diferents tipus d’un circuit integrat que inclou els següents

Circuits integrats digitals

Aquest tipus de CI té dos nivells definits: l’1 i el 0, el que implica que treballen en matemàtiques binàries en què 1 significa activat i 0 significa apagat. Aquests circuits integrats s’aconsegueixen de manera diligent ja que contenen més de milions de xancles, portes lògiques i tot allò incorporat a un sol xip. Alguns exemples de CI digital són microcontroladors i microprocessadors .

Tipus de circuits integrats

Tipus de circuits integrats

  • CI lògics
  • Xips de memòria,
  • CI d'interfície (canvis de nivell, serialitzador / des serialitzador, etc.)
  • Circuits integrats de gestió d'energia
  • Dispositius programables

Circuits integrats analògics

El circuits integrats analògics funciona abordant senyals continus i és capaç de realitzar tasques com ara filtratge, amplificació, demodulació i modulació, etc. Sensors, Els OP-AMP són essencialment circuits analògics .

  • CI lineals
  • CI de RF

Senyal mixt

Quan els circuits digitals i analògics s’utilitzen en un sol xip, el circuit resultant es coneix com circuits integrats de senyal mixt.

  • Circuits integrats d’adquisició de dades (inclosos convertidors A / D, convertidor D / A, potenciòmetres digitals)
  • CI de rellotge / temporització

Usos de circuits integrats

El circuit integrat utilitza un material semiconductor (xips de lectura) com a taula de treball i sovint se selecciona silici per a la tasca. Després, components elèctrics com ara díodes, transistors i resistències, etc. s’afegeixen a aquest xip en forma minimitzada. Els components elèctrics s’uneixen de manera que siguin capaços de realitzar múltiples tasques i càlculs. El silici es coneix com a hòstia en aquest conjunt.

Aplicacions de circuits integrats

Les aplicacions d'un CI inclouen el següent

  • Radar
  • Rellotges de polsera
  • Televisors
  • Fabricants de sucs
  • PC
  • Processadors de vídeo
  • Amplificadors d'àudio
  • Dispositius de memòria
  • Dispositius lògics
  • Freqüència de ràdio Codificadors i descodificadors

En aquest article, hem parlat breument sobre el circuit integrat, incloent què és un circuit integrat, com es fabriquen els circuits integrats, etc. S'han utilitzat dos tipus de mètodes per construir circuits integrats amb l'ajut d'un semiconductor de dopatge a l'interior de la planta de xips. Hem tractat els diferents tipus de circuits integrats com circuits integrats digitals, circuits integrats analògics i, finalment, senyals combinats amb exemples. A més, també s'han discutit els usos del circuit integrat i les aplicacions dels circuits integrats.

A més, per a qualsevol consulta sobre aquest concepte o implementar els projectes d’electricitat i electrònica Si us plau, doneu els vostres valuosos suggeriments comentant a la secció de comentaris a continuació. Aquí teniu una pregunta, Quina és la funció principal d'un CI?