Hvordan fungerer integrerte kretser, fysisk?

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Integrerte kretser er definert som kretsen som består av elementer som er uatskillelige og sammenkoblet elektrisk på en slik måte at IC ikke kan skilles fra på grunn av handel og konstruksjon. Myriade teknologier kan brukes til å bygge en slik krets. I dag var det vi kaller en IC, opprinnelig kjent som en monolitisk integrert krets. Det antas at Kilby opprettet den første fungerende IC tilbake i 1958, og han vant Nobelprisen i fysikk i 2000 for sitt harde arbeid. Den første kjøperen av denne oppfinnelsen var US Air Force.

Hva er en integrert krets?

Integrert krets (IC), noen ganger kalt en chip eller mikrochip, er en halvlederplate som tusen eller millioner av små motstander, kondensatorer og transistorer er fabrikert på. En IC kan være en funksjon som forsterker, oscillator, tidtaker, teller, dataminne eller mikroprosessor. En nøyaktig IC er kategorisert som enten lineær (analog) eller digital, avhengig av fremtidig anvendelse. Integrerte kretser forvrengte alt det. Den grunnleggende ideen var å oppnå en komplett krets, med mange komponenter og forbindelsene mellom dem, og rekonstruere det hele i en mikroskopisk liten form på overflaten av et stykke silisium. Det var en utrolig smart idé, og det har muliggjort alle slags 'mikroelektroniske' dingser, alt fra digitale klokker og lommekalkulatorer til månelandingsraketter og våpen med innebygd satellittnavigasjon.




Hvordan lages integrerte kretser?

Hvordan bygger vi et minne eller en prosessorbrikke for en datamaskin? Alt begynner med et råforbundet element som silisium, som er kjemisk behandlet eller dopet for å lage det, og det har forskjellige elektriske egenskaper.

Integrert kretssymbol

Integrert kretssymbol



Doping Semiconductors

Vanligvis tenker folk på utstyr som passer inn i to pene kategorier: de som lar strøm strømme gjennom dem ganske lett (ledere) og de som ikke gjør det (isolatorer). Metaller utgjør de fleste lederne, mens ikke-metall som plast, tre og glass er isolatorene. Effektene er faktisk langt mer komplekse enn dette, spesielt når det gjelder å definere elementer i midten av det periodiske systemet (i gruppe 14 og 15), spesielt silisium og germanium. Vanligvis er isolatorer elementene som er forberedt på å utføre mer som ledere hvis vi setter inn små mengder urenheter i en prosedyre kjent som doping.

Integrert kretsdesign

Integrert kretsdesign

Hvis du tilfører antimon til silisium, gir du det litt ekstra elektroner enn det vanligvis inkluderer strøm til å lede strøm. Silisium “dopet” på den måten kalles silisium av n-type. Når du tilfører bor i stedet for antimon, tar du bort noen av silisiumelektronene, og etterlater deg 'hull' som fungerer som 'negative elektroner', og transporterer deretter en positiv elektrisk strøm på motsatt måte. En slik type silisium kalles p-type. Å sette områder av n-type og p-type silisium side om side for å skape kryss der elektroner virker på veldig attraktive måter er måten vi genererer elektronisk på, halvlederinnretninger som dioder, transistorer og minner.

Inne i et flisfabrikk

Fremgangsmåten for å produsere en integrert krets starter med en stor enkelt krystall av silisium, formet som et langt solidt rør, som er 'salami skiver' i tynne plater (omtrent på størrelse med en CD) kalt wafers. Wafers er merket ut i mange identiske firkantede eller rektangulære områder, som hver vil bygge opp en enkelt silisiumchip (noen ganger kalt en mikrochip). Tusenvis, millioner eller milliarder apparater produseres deretter på hver brikke ved doping av forskjellige områder av overflaten for å gjøre dem til n-type eller p-type silisium.


Inside Chip Working

Inside Chip Working

Doping fullføres av en rekke forskjellige prosesser. I en av dem, kjent som sputtering, skyter ioner av dopingmaterialet mot silisiumplaten akkurat som kuler fra en pistol. En annen prosedyre kalt dampavsetning innebærer å introdusere dopingmaterialet som gass og la det konsentrere seg slik at urenhetsatomer genererer en tynn film på overflaten av silisiumskiven. Molekylær stråleepitaksial er en mye mer nøyaktig form for uttalelsen.

Selvfølgelig er bygningsintegrerte kretser som pakker hundrevis, millioner eller milliarder apparater på en neglestørrelse av silisium litt vanskeligere enn det høres ut. Tenk deg kaoset når en flekk av smuss kan resonnere når du jobber i mikroskopisk (eller noen ganger til og med nanoskopisk) skala. Derfor tilberedes halvledere i plettfrie laboratoriemiljøer som kalles rene rom, hvor luften filtreres nøye og ansatte må passere inn og ut gjennom luftlåser som utmatter all slags beskyttende klær.

Typer integrerte kretser

De forskjellige typene av en integrert krets som inkluderer følgende

Digitale integrerte kretser

Denne typen IC har to definerte nivåer: 1 og 0, noe som innebærer at de jobber med binær matematikk hvor 1 står for på og 0 står for av. Slike IC-er oppnås flittig da de inneholder mer enn millioner flip-flops, logiske porter og hva som helst, alt innlemmet i en enkelt chip. Eksempler på digital IC inkluderer mikrokontrollere og mikroprosessorer .

Typer integrerte kretser

Typer integrerte kretser

  • Logiske IC-er
  • Minnebrikker,
  • Grensesnitt-IC-er (nivåskiftere, serializer / de-serializer, etc.)
  • IC-er for strømstyring
  • Programmerbare enheter

Analoge integrerte kretser

De analoge integrerte kretser fungerer ved å takle kontinuerlige signaler og er i stand til å utføre oppgaver som filtrering, forsterkning, demodulering og modulering etc. Sensorer, OP-AMP er i det vesentlige analoge IC-er .

  • Lineære IC-er
  • RF IC-er

Blandet signal

Når de digitale og analoge IC-ene brukes på en enkelt brikke, er den resulterende IC kjent som blandede signalintegrerte kretser.

  • IC-datainnsamling (inkludert A / D-omformere, D / A-omformer, digitale potensiometere)
  • Klokke / timing IC-er

Bruk av integrerte kretser

Den integrerte kretsen bruker et halvledermateriale (leseflis) som arbeidsbord, og ofte blir silisium valgt for oppgaven. Etterpå, elektriske komponenter slik som dioder, transistorer og motstander osv. blir lagt til denne brikken i minimert form. Elektriske komponenter er koblet sammen på en slik måte at de er i stand til å utføre flere oppgaver og beregninger. Silisiumet er kjent som en wafer i denne monteringen.

Anvendelser av integrerte kretser

Søknadene til en IC inkluderer følgende

  • Radar
  • Armbåndsur
  • TV
  • Juicemakere
  • Pc
  • Videoprosessorer
  • Lydforsterkere
  • Minneenheter
  • Logiske enheter
  • Radiofrekvens Kodere og dekodere

I denne artikkelen har vi kort diskutert om den integrerte kretsen, inkludert hva som er en integrert krets, hvordan integrerte kretser lages, og så videre. To typer metoder har blitt brukt til å bygge integrerte kretser ved hjelp av en doping halvleder, inne i chipanlegget. Vi har behandlet de forskjellige typene integrerte kretser som digitale integrerte kretser, analoge integrerte kretser og til slutt blandede signaler med eksempler. I tillegg er bruk av integrerte kretser og anvendelser av integrerte kretser også diskutert.

Videre, for spørsmål angående dette konseptet eller å gjennomføre elektro- og elektronikkprosjektene , vennligst gi dine verdifulle forslag ved å kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørsmål til deg, hva er hovedfunksjonen til en IC?