Integrirana vezja so opredeljeni kot vezje, ki vsebuje elemente, ki so neločljivo povezani in med seboj električno povezani tako, da IC zaradi trgovine in gradnje ni mogoče ločiti. Za izdelavo takega vezja se lahko uporabljajo nešteto tehnologij. Danes tisto, čemur pravimo IC, je bilo prvotno znano kot monolitno integrirano vezje. Verjame se, da je Kilby ustvaril prvo delujočo IC že leta 1958 in je za svoje trdo delo leta 2000 dobil Nobelovo nagrado za fiziko. Prvi kupec tega izuma so bile ameriške zračne sile.
Kaj je integrirano vezje?
Integrirano vezje (IC), včasih imenovano čip ali mikročip, je polprevodniška plošča, na kateri je izdelanih tisoč ali milijoni drobnih uporov, kondenzatorjev in tranzistorjev. IC je lahko funkcija ojačevalnika, oscilatorja, časovnika, števca, računalniškega pomnilnika ali mikroprocesorja. Natančen IC je kategoriziran kot linearni (analogni) ali digitalni, odvisno od njegove prihodnje uporabe. Integrirana vezja so vse to popačila. Temeljna ideja je bila dobiti celotno vezje z veliko komponentami in povezavami med njimi ter celoto rekonstruirati v mikroskopsko majhni obliki na površini kosa silicija. To je bila neverjetno pametna ideja in omogočila je vse vrste 'mikroelektronskih' pripomočkov, od digitalnih ur in žepnih kalkulatorjev do raket in orožja za pristanek na Luno z vgrajeno satelitsko navigacijo.
Kako so izdelana integrirana vezja?
Kako zgradimo pomnilniški ali procesorski čip za računalnik? Vse se začne s surovim sestavljenim elementom, kot je silicij, ki je kemično obdelan ali dopiran, da ga ustvari in ima različne električne lastnosti.
Simbol integriranega vezja
Doping polprevodniki
Običajno ljudje razmišljajo o opremi, ki se uvršča v dve lični kategoriji: tisto, ki omogoča, da elektrika skozi njih teče povsem enostavno (vodniki), in tisto, ki je ne (izolatorji). Kovine tvorijo večino vodnikov, medtem ko so nekovine, kot so plastika, les in steklo, izolatorji. Pravzaprav so učinki veliko bolj zapleteni od tega, zlasti ko gre za določanje elementov v središču periodnega sistema (v skupinah 14 in 15), zlasti silicija in germanija. Običajno so izolatorji elementi, ki so pripravljeni na bolj podoben prevodnik, če jim v postopku, znanem kot doping, vstavimo majhne količine nečistoč.
Zasnova integriranega vezja
Če siliciju dodate antimon, mu zagotovite nekoliko več elektronov, kot bi običajno vključeval moč prevajanja električne energije. Silicij, 'dopiran' na ta način, se imenuje silicij tipa n. Ko namesto antimona dodate bor, odvzamete nekaj silicijevih elektronov in za seboj pustite 'luknje', ki delujejo kot 'negativni elektroni', nato pa nasprotno prenesejo pozitiven električni tok. Takšen silicij imenujemo p-tip. Postavitev območij silicija n-tipa in p-tipa drug ob drugega, da se ustvarijo stičišča, v katerih elektroni delujejo na zelo privlačen način, je način, kako ustvarjamo elektronsko, polprevodniške naprave kot so diode, tranzistorji in spomini.
Znotraj tovarne čipov
Postopek izdelave integriranega vezja se začne z velikim enojnim kristalom silicija, oblikovanim kot dolga trdna cev, ki je 'salama narezana' na tanke diske (približno velikosti kompaktnega diska), imenovane oblati. Napolitanke so označene na veliko enakih kvadratnih ali pravokotnih površinah, od katerih bo vsaka ustvarila en sam silicijev čip (včasih imenovan tudi mikročip). Nato se na vsakem čipu proizvede na tisoče, milijone ali milijarde aparatov z dopiranjem različnih površin površine, da se spremenijo v silicij tipa n ali p.
Znotraj obdelave čipov
Doping dopolnjuje več različnih postopkov. V enem izmed njih, znanem kot brizganje, ioni doping materiala izstrelijo silicijeve rezine tako kot krogle iz pištole. Še en postopek, imenovan parno nanašanje, vključuje uvedbo lepilnega materiala kot plina in njegovo koncentracijo tako, da nečistotni atomi ustvarijo tanek film na površini silicijeve rezine. Molekularni epitaksialni žarek je veliko bolj natančna oblika izjave.
Seveda pa so gradbena integrirana vezja, ki zapakirajo stotine, milijone ali milijarde aparatov na silicijev čip, velik kot nohti, nekoliko težja, kot se sliši. Predstavljajte si kaos, v katerem bi lahko nastala pika umazanije, ko delate na mikroskopski (ali včasih celo nanoskopski) lestvici. Zato so polprevodniki pripravljeni v brezhibnih laboratorijskih okoljih, imenovanih čiste sobe, kjer se zrak natančno filtrira in zaposleni morajo skozi zračne ključavnice prehajati in izstopati iz vseh vrst zaščitnih oblačil.
Vrste integriranih vezij
Različne vrste integriranega vezja, ki vključuje naslednje
Digitalna integrirana vezja
Ta vrsta IC ima dve opredeljeni ravni: 1 in 0, kar pomeni, da delajo na binarni matematiki, pri čemer 1 pomeni vklop, 0 pa izklop. Takšne IC-je skrbno izdelujejo, saj vsebujejo več kot milijone flip flopov, logičnih vrat in še česa, vse skupaj v enem čipu. Primeri digitalnih IC vključujejo mikrokrmilniki in mikroprocesorji .
Vrste integriranih vezij
- Logične IC
- Pomnilniški čipi,
- Vmesniške IC (preklopniki nivoja, serializator / de-serializator itd.)
- IC za upravljanje napajanja
- Programabilne naprave
Analogna integrirana vezja
The analogna integrirana vezja deluje tako, da se spopada z neprekinjenimi signali in je sposoben izvajati naloge, kot so filtriranje, ojačevanje, demodulacija in modulacija itd. Senzorji, OP-AMP so v bistvu analogne IC .
- Linearne IC
- RF IC
Mešani signal
Ko se na enem čipu uporabljajo digitalne in analogne IC, je nastala IC znana kot integrirana vezja z mešanimi signali.
- IC za pridobivanje podatkov (vključno z A / D pretvorniki, D / A pretvornikom, digitalnimi potenciometri)
- IC-ji ure / časovnika
Uporaba integriranih vezij
Integrirano vezje uporablja polprevodniški material (branje čipov) kot delovno mizo in pogosto je za nalogo izbran silicij. Potem pa električne komponente kot so diode, tranzistorji in upori itd., so temu čipu dodane v čim manjši obliki. Električne komponente so povezane tako, da lahko izvajajo več nalog in izračunov. V tem sestavku je silicij znan kot rezin.
Uporaba integriranih vezij
Uporaba IC vključuje naslednje
- Radar
- Ročne ure
- Televizorji
- Izdelovalci sokov
- Pc
- Video procesorji
- Zvočni ojačevalniki
- Pomnilniške naprave
- Logične naprave
- Radio frekvenca Dajalniki in dekoderji
V tem članku smo na kratko razpravljali o integriranem vezju, vključno s tem, kaj je to integrirano vezje, kako so izdelana integrirana vezja itd. Za izdelavo integriranih vezij s pomočjo doping polprevodnika znotraj naprave za čip smo uporabili dve vrsti metod. S primeri smo obravnavali različne vrste integriranih vezij, kot so digitalna integrirana vezja, analogna integrirana vezja in na koncu mešani signali. Poleg tega so bile obravnavane tudi uporabe integriranega vezja in njihove uporabe.
Poleg tega je za kakršna koli vprašanja v zvezi s tem konceptom oz za izvajanje električnih in elektronskih projektov , prosimo, dajte svoje dragocene predloge s komentarjem v spodnjem oddelku za komentarje. Tukaj je vprašanje za vas, katera je glavna naloga IC?
