Hogyan működnek fizikailag az integrált áramkörök?

Integrált áramkörök Az áramkört olyan áramkörként definiáljuk, amely elválaszthatatlan és elektromosan összekapcsolt elemeket tartalmaz, oly módon, hogy az IC a kereskedelem és az építkezés miatt nem választható szét. Számtalan technológia alkalmazható egy ilyen áramkör kiépítésére. Ma, amit IC-nek hívunk, eredetileg monolit integrált áramkörként ismerték. Úgy gondolják, hogy Kilby 1958-ban hozta létre az első működő IC-t, és kemény munkájával 2000-ben elnyerte a fizikai Nobel-díjat. A találmány első vevője az amerikai légierő volt.

Mi az az integrált áramkör?

Az integrált áramkör (IC), amelyet néha chipnek vagy mikrochipnek hívnak, egy félvezető ostya, amelyen ezer vagy millió apró ellenállás, kondenzátor és tranzisztor készül. Az IC lehet erősítő, oszcillátor, időzítő, számláló, számítógépes memória vagy mikroprocesszor funkciója. Egy pontos IC jövőbeni alkalmazásától függően lineáris (analóg) vagy digitális kategóriába sorolható. Az integrált áramkörök mindezt torzították. Az alapvető ötlet egy teljes áramkör megszerzése volt, sok alkatrésszel és a közöttük lévő kapcsolatokkal, és az egészet mikroszkóposan apró formában rekonstruálni egy darab szilícium felületén. Hihetetlenül okos ötlet volt, és mindenféle „mikroelektronikus” kütyüt lehetővé tett, kezdve a digitális óráktól és a zsebszámológépektől a Holdra szálló rakétákig és a beépített műholdas navigációval ellátott fegyverekig.

Hogyan készülnek az integrált áramkörök?

Hogyan építhetünk memória vagy processzor chipet egy számítógéphez? Minden egy olyan nyers összetett elemmel kezdődik, mint a szilícium, amelyet kémiailag kezelnek vagy adalékolnak annak létrehozására, és különböző elektromos tulajdonságokkal rendelkezik.

Integrált áramkör szimbólum

Dopping félvezetők

Hagyományosan az emberek kétféle kategóriába sorolják a berendezéseket: azok, amelyek lehetővé teszik, hogy az áram elég könnyen átáramlik rajtuk (vezetők), és azok, amelyek nem (szigetelők). A vezetők többségét a fémek alkotják, míg a nemfémek, például a műanyagok, a fa és az üveg a szigetelők. Valójában a hatások ennél jóval összetettebbek, különösen, ha a periódusos rendszer közepén (14. és 15. csoportban) kell meghatározni az elemeket, nevezetesen a szilíciumot és a germániumot. Általában a szigetelők azok az elemek, amelyek készek arra, hogy jobban hasonlítsanak a vezetőkhöz, ha kis mennyiségű szennyeződést szúrunk hozzájuk a dopping néven ismert eljárás során.

Integrált áramkör tervezés

Ha antimonot ad a szilíciumhoz, akkor valamivel több elektronot biztosít, mint amennyi általában magában foglalja az áram vezetésére szolgáló erőt. Az így „adalékolt” szilíciumot n-típusú szilíciumnak nevezik. Ha antimon helyett bórt ad hozzá, elveszi a szilícium elektronjainak egy részét, és „lyukakat” hagy maga után, amelyek „negatív elektronként” működnek, majd a pozitív elektromos áramot éppen ellenkezőleg szállítják. Az ilyen típusú szilíciumot p-típusúnak nevezzük. Az n-típusú és a p-típusú szilícium területének egymás mellé helyezése olyan csomópontok létrehozásához, ahol az elektronok nagyon vonzó módon hatnak, az a módszer, ahogyan elektronikusan generálunk, félvezető eszközök mint a diódák, tranzisztorok és memóriák.

Chip üzem belsejében

Az integrált áramkör gyártásának folyamata egy nagy szilícium-kristályból indul ki, amely hosszú, szilárd cső formájú, amelyet „szalámi szeletel” vékony (körülbelül kompakt lemez méretű) lemezekre, amelyeket ostyának neveznek. Az ostyák sok azonos négyzet vagy téglalap alakú területen vannak kijelölve, amelyek mindegyike egyetlen szilícium chipet (néha mikrochipnek neveznek) fog felépíteni. Ezután minden egyes chipen több ezer, millió vagy milliárd készüléket állítanak elő a felület különböző területeinek doppingolásával, hogy n- vagy p-típusú szilíciummá alakítsák azokat.

Bent Chip Working

A doppingot különféle folyamatok sokasága egészíti ki. Az egyikükben, amelyet porlasztásnak neveznek, a doppinganyag ionjait a szilícium ostyára lőik, akárcsak a fegyver golyóit. Egy további eljárás, amelyet gőzfázisú lerakódásnak neveznek, magában foglalja az adalékanyag gázként történő bevitelét és az koncentrációját úgy, hogy a szennyező atomok vékony filmet képezzenek a szilícium ostya felületén. A molekuláris sugár epitaxiális az állítás sokkal pontosabb formája.

Természetesen az integrált áramkörök építése, amelyek több száz, millió vagy milliárd készüléket csomagolnak egy köröm nagyságú szilícium chipre, valamivel nehezebbek, mint amilyennek hangzik. Képzelje el azt a káoszt, amikor egy szennyeződés oka lehet, amikor a mikroszkopikus (vagy néha akár nanoszkópikus) skálán dolgozik. Éppen ezért a félvezetőket makulátlan laboratóriumi környezetben, tiszta helyiségekben készítik elő, ahol a levegőt gondosan kiszűrik, és az alkalmazottaknak mindenféle védőruhát kimerítő légzárókon keresztül kell be- és kilépniük.

Az integrált áramkörök típusai

Az integrált áramkör különböző típusai, amelyek a következőket tartalmazzák:

Digitális integrált áramkörök

Ennek a fajta IC-nek két meghatározott szintje van: az 1-es és a 0-as, ami azt jelenti, hogy bináris matematikán dolgoznak, ahol 1 jelentése be, 0 pedig ki. Az ilyen IC-ket szorgalmasan hajtják végre, mivel több mint millió papucsot, logikai kaput és egyebet tartalmaznak, egyetlen chipbe építve. A digitális IC példái közé tartozik mikrokontrollerek és mikroprocesszorok .

Az integrált áramkörök típusai

• Logikai IC-k
• Memória chipek,
• Interfész IC-k (szintváltók, sorosító / sorosító nélküli stb.)
• Energiagazdálkodási IC-k
• Programozható eszközök

Analóg integrált áramkörök

A analóg integrált áramkörök folyamatos jelek kezelésével működik, és képes olyan feladatok végrehajtására, mint a szűrés, az erősítés, a demoduláció és a moduláció stb. Az OP-AMP-k lényegében analóg IC-k .

• Lineáris IC-k
• RF IC-k

Vegyes jel

Ha a digitális és analóg IC-ket egyetlen chipen használják, akkor a kapott IC-t vegyes jelű integrált áramköröknek nevezik.

• Adatgyűjtő IC-k (beleértve A / D konvertereket, D / A konvertereket, digitális potenciométereket)
• Óra / időzítő IC-k

Az integrált áramkörök felhasználása

Az integrált áramkör félvezető anyagot (olvasható chipeket) használ munkaasztalként, és gyakran szilíciumot választanak ki a feladatra. Később, elektromos alkatrészek mint például diódák, tranzisztorok és ellenállások stb., ehhez a chiphez minimalizált formában kerülnek hozzáadásra. Az elektromos alkatrészeket úgy kapcsolják össze, hogy több feladatot és számítást is képesek elvégezni. A szilícium ostya néven ismert ebben az összeállításban.

Integrált áramkörök alkalmazásai

Az IC-k alkalmazásai a következőket tartalmazzák

• Radar
• Karórák
• Televíziók
• Juice Makers
• Pc
• Videoprocesszorok
• Hangerősítők
• Memóriaeszközök
• Logikai eszközök
• Rádiófrekvencia Kódolók és dekóderek

Ebben a cikkben az integrált áramkörről röviden átbeszéltük, hogy mi az integrált áramkör, hogyan készülnek az integrált áramkörök, és így tovább. Kétféle módszert alkalmaztak integrált áramkörök felépítésére dopping félvezető segítségével, a chipgyárban. Foglalkoztunk a különböző típusú integrált áramkörökkel, például digitális integrált áramkörökkel, analóg integrált áramkörökkel és végül vegyes jelekkel példákkal. Emellett megvitatták az integrált áramkörök felhasználását és az integrált áramkörök alkalmazását.

Ezenkívül a koncepcióval kapcsolatos bármilyen kérdésre ill az elektromos és elektronikai projektek megvalósításához , kérjük, adja meg értékes javaslatait az alábbi megjegyzés részben kommentálva. Itt van egy kérdés az Ön számára, mi az IC fő funkciója?