Hur fungerar integrerade kretsar, fysiskt?

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





Integrerade kretsar definieras som kretsen som innefattar element som är oskiljaktiga och sammankopplade elektriskt på ett sådant sätt att IC inte kan separeras på grund av handel och konstruktion. Myriad teknik kan användas för att bygga en sådan krets. Idag var det vi kallar en IC ursprungligen känd som en monolitisk integrerad krets. Man tror att Kilby skapade den första fungerande IC 1958 och han vann Nobelpriset i fysik 2000 för sitt hårda arbete. Den första köparen för denna uppfinning var US Air Force.

Vad är en integrerad krets?

Integrerad krets (IC), ibland kallad chip eller mikrochip, är en halvledarskiva på vilken tusen eller miljoner små motstånd, kondensatorer och transistorer är tillverkade. En IC kan vara en funktion som en förstärkare, oscillator, timer, räknare, datorminne eller mikroprocessor. En exakt IC klassificeras som antingen linjär (analog) eller digital beroende på dess framtida tillämpning. Integrerade kretsar förvrängde allt detta. Den grundläggande idén var att få en komplett krets, med massor av komponenter och anslutningarna mellan dem, och rekonstruera det hela i en mikroskopiskt liten form på ytan av en kiselbit. Det var en otroligt smart idé och det har möjliggjort alla typer av 'mikroelektroniska' prylar, allt från digitala klockor och fickräknare till månlandningsraketer och armar med inbyggd satellitnavigering.




Hur tillverkas integrerade kretsar?

Hur bygger vi ett minne eller processorchip för en dator? Allt börjar med ett råföreningselement som kisel, som kemiskt behandlas eller dopas för att skapa det och det har olika elektriska egenskaper.

Integrerad kretssymbol

Integrerad kretssymbol



Doping halvledare

Konventionellt tänker folk på utrustning som passar in i två snygga kategorier: de som låter elektricitet flöda genom dem ganska lätt (ledare) och de som inte gör det (isolatorer). Metaller utgör de flesta ledarna, medan icke-metall som plast, trä och glas är isolatorerna. Faktum är att effekterna är mycket mer komplexa än detta, särskilt när det gäller att definiera element i mitten av det periodiska systemet (i grupperna 14 och 15), särskilt kisel och germanium. Vanligtvis är isolatorer elementen som är beredda att fungera mer som ledare om vi sätter in små mängder föroreningar i dem i ett förfarande som kallas dopning.

Integrerad kretsdesign

Integrerad kretsdesign

Om du lägger till antimon till kisel, ger du det lite extra elektroner än det vanligtvis skulle inkludera kraften att leda elektricitet. Kisel ”dopat” på det sättet kallas kisel av n-typ. När du lägger till bor istället för antimon tar du bort några av kiselelektronerna och lämnar bakom 'hål' som fungerar som 'negativa elektroner', och transporterar sedan en positiv elektrisk ström på motsatt sätt. En sådan typ av kisel kallas p-typ. Att sätta områden av kisel av n-typ och p-typ sida vid sida för att skapa korsningar där elektroner verkar på mycket attraktiva sätt är det sätt på vilket vi genererar elektroniskt, halvledaranordningar som dioder, transistorer och minnen.

Inuti en flisanläggning

Förfarandet för tillverkning av en integrerad krets börjar med en stor enskild kristall av kisel, formad som ett långt massivt rör, som är 'salami skivad' i tunna skivor (ungefär storleken på en cd-skiva) som kallas skivor. Våfflorna är markerade i många identiska kvadratiska eller rektangulära områden, var och en kommer att bygga upp ett enda kiselchip (ibland kallat ett mikrochip). Tusentals, miljoner eller miljarder apparater produceras sedan på varje chip genom att dopa olika ytor på ytan för att förvandla dem till kisel av n-typ eller p-typ.


Insidan av flisen fungerar

Insidan av flisen fungerar

Doping kompletteras med ett flertal olika processer. I en av dem, känd som förstoftning, avfyras joner av dopningsmaterialet på kiselskivan precis som kulor från en pistol. Ytterligare ett förfarande som kallas ångavsättning innefattar införande av dopningsmaterialet som gas och att det koncentreras så att orenhetsatomerna genererar en tunn film på ytan av kiselskivan. Molekylär stråleepitaxial är en mycket mer exakt form av uttalandet.

Naturligtvis är byggnadsintegrerade kretsar som packar hundratals, miljoner eller miljarder apparater på ett nagelstort kiselchip allt svårare än det låter. Föreställ dig kaoset när en smutsfläck kan resonera när du arbetar i mikroskopisk (eller ibland till och med nanoskopisk) skala. Därför förbereds halvledare i obefläckade laboratoriemiljöer som kallas renrum, där luften filtreras noggrant och anställda måste passera in och ut genom luftlås som uttömmer alla typer av skyddskläder.

Typer av integrerade kretsar

De olika typerna av en integrerad krets som inkluderar följande

Digitala integrerade kretsar

Denna typ av IC har två definierade nivåer: 1 och 0, vilket innebär att de arbetar med binär matematik där 1 står för på och 0 står för av. Sådana IC: er utförs flitigt eftersom de innehåller mer än miljoner flip-flops, logiska grindar och vad som helst, allt integrerat i ett enda chip. Exempel på digital IC inkluderar mikrokontroller och mikroprocessorer .

Typer av integrerade kretsar

Typer av integrerade kretsar

  • Logiska IC: er
  • Memory Chips,
  • Gränssnitts-IC: er (nivåväxlare, serializer / de-serializer, etc.)
  • IC: er för strömhantering
  • Programmerbara enheter

Analoga integrerade kretsar

De analoga integrerade kretsar fungerar genom att tackla kontinuerliga signaler och kan utföra uppgifter som filtrering, förstärkning, demodulering och modulering etc. Sensorer, OP-AMP är i huvudsak analoga IC: er .

  • Linjära IC: er
  • RF-IC: er

Blandad signal

När digitala och analoga IC-enheter används på ett enda chip kallas den resulterande IC som blandade signalintegrerade kretsar.

  • IC-datainsamling (inklusive A / D-omvandlare, D / A-omvandlare, digitala potentiometrar)
  • IC / klocka / timing

Användning av integrerade kretsar

Den integrerade kretsen använder ett halvledarmaterial (läschips) som arbetsbord och ofta kisel väljs för uppgiften. I efterhand, elektriska komponenter såsom dioder, transistorer och motstånd etc. läggs till detta chip i minimerad form. Elektriska komponenter är sammanfogade på ett sådant sätt att de kan utföra flera uppgifter och beräkningar. Kislet är känt som en skiva i denna sammansättning.

Tillämpningar av integrerade kretsar

Tillämpningarna av en IC omfattar följande

  • Radar
  • Armbandsur
  • TV
  • Juice Makers
  • Pc
  • Videoprocessorer
  • Ljudförstärkare
  • Minnesenheter
  • Logiska enheter
  • Radiofrekvens Kodare och avkodare

I den här artikeln har vi kort diskuterat om den integrerade kretsen inklusive vad som är en integrerad krets, hur integrerade kretsar skapas och så vidare. Två typer av metoder har använts för att bygga integrerade kretsar med hjälp av en dopningshalvledare, inuti chipanläggningen. Vi har behandlat olika typer av integrerade kretsar som digitala integrerade kretsar, analoga integrerade kretsar och slutligen blandade signaler med exempel. Dessutom har användningar av integrerade kretsar och tillämpningar av integrerade kretsar också diskuterats.

Vidare för alla frågor angående detta koncept eller för att genomföra el- och elektronikprojekten , ge dina värdefulla förslag genom att kommentera i kommentarsektionen nedan. Här är en fråga till dig, vad är en IC: s huvudfunktion?