Hvordan fungerer integrerede kredsløb fysisk?

Hvordan fungerer integrerede kredsløb fysisk?

Integrerede kredsløb er defineret som kredsløbet, der omfatter elementer, der er uadskillelige og sammenkoblet elektrisk på en sådan måde, at IC ikke kan adskilles på grund af handel og konstruktion. Myriade teknologier kan bruges til at opbygge et sådant kredsløb. I dag var det, vi kalder en IC, oprindeligt kendt som et monolitisk integreret kredsløb. Det menes, at Kilby skabte den første fungerende IC tilbage i 1958, og han vandt Nobelprisen i fysik i 2000 for sit hårde arbejde. Den første køber af denne opfindelse var US Air Force.



Hvad er et integreret kredsløb?

Integreret kredsløb (IC), undertiden kaldet en chip eller mikrochip, er en halvlederplade, hvorpå tusind eller millioner af små modstande, kondensatorer og transistorer er fremstillet. En IC kan være en funktion som en forstærker, oscillator, timer, tæller, computerhukommelse eller mikroprocessor. En nøjagtig IC er kategoriseret som enten lineær (analog) eller digital afhængigt af dens fremtidige anvendelse. Integrerede kredsløb forvrængede alt dette. Den grundlæggende idé var at opnå et komplet kredsløb med mange komponenter og forbindelserne mellem dem og rekonstruere det hele i en mikroskopisk lille form på overfladen af ​​et stykke silicium. Det var en utrolig smart idé, og det har muliggjort alle slags 'mikroelektroniske' gadgets lige fra digitale ure og lommeregnere til månelandingsraketter og våben med indbygget satellitnavigation.


Hvordan fremstilles integrerede kredsløb?

Hvordan bygger vi en hukommelse eller processorchip til en computer? Det hele starter med et råforbundet element såsom silicium, der er kemisk behandlet eller doteret for at skabe det, og det har forskellige elektriske egenskaber.





Integreret kredsløbssymbol

Integreret kredsløbssymbol

Doping halvledere

Konventionelt tænker folk på udstyr, der passer ind i to pæne kategorier: dem, der tillader elektricitet at strømme igennem dem ganske let (ledere) og dem, der ikke gør det (isolatorer). Metaller udgør de fleste ledere, mens ikke-metal som plast, træ og glas er isolatorerne. Faktisk er virkningerne langt mere komplekse end dette, især når det kommer til at definere elementer i midten af ​​det periodiske system (i gruppe 14 og 15), især silicium og germanium. Normalt er isolatorer de elementer, der er forberedt på at udføre mere som ledere, hvis vi indsætter små mængder urenheder til dem i en procedure kendt som doping.



Integreret kredsløbsdesign

Integreret kredsløbsdesign

Hvis du tilføjer antimon til silicium, giver du det lidt ekstra elektroner, end det normalt inkluderer strømmen til at lede elektricitet. Silicium “dopet” på den måde kaldes n-type silicium. Når du tilføjer bor i stedet for antimon, fjerner du nogle af siliciums elektroner og efterlader 'huller', der fungerer som 'negative elektroner', og transporter derefter en positiv elektrisk strøm på den modsatte måde. En sådan type silicium kaldes p-type. At placere områder af n-type og p-type silicium side om side for at skabe kryds, hvor elektroner virker på meget attraktive måder, er den måde, hvorpå vi genererer elektronisk, halvlederindretninger som dioder, transistorer og minder.

Inde i et fliseanlæg

Fremgangsmåden til fremstilling af et integreret kredsløb starter med en stor enkelt krystal af silicium, formet som et langt solidt rør, der er 'salami skåret' i tynde skiver (omtrent på størrelse med en compact disc) kaldet wafers. Waferne er markeret i mange identiske firkantede eller rektangulære områder, som hver vil opbygge en enkelt siliciumchip (undertiden kaldet en mikrochip). Tusinder, millioner eller milliarder apparater produceres derefter på hver chip ved doping af forskellige områder af overfladen for at gøre dem til n-type eller p-type silicium.


Inde i chip arbejder

Inde i chip arbejder

Doping afsluttes med en mangfoldighed af forskellige processer. I en af ​​dem, kendt som forstøvning, affyres ioner af dopingmaterialet mod siliciumskiven ligesom kugler fra en pistol. En yderligere procedure kaldet dampaflejring involverer introduktion af dopingmaterialet som gas og lader det koncentrere sig, således at urenhedsatomer genererer en tynd film på overfladen af ​​siliciumskiven. Molekylær stråleepitaksial er en meget mere præcis form for udsagnet.

Selvfølgelig er bygningsintegrerede kredsløb, der pakker hundreder, millioner eller milliarder apparater på en fingerneglestik af silicium, lidt sværere end det lyder. Forestil dig kaoset, når en prik snavs kunne tænke, når du arbejder i den mikroskopiske (eller undertiden endda den nanoskopiske) skala. Derfor fremstilles halvledere i uplettede laboratoriemiljøer kaldet rene rum, hvor luften filtreres nøje, og medarbejderne skal passere ind og ud gennem luftlåse, der udmatter alle former for beskyttelsestøj.

Typer af integrerede kredsløb

De forskellige typer af et integreret kredsløb, der inkluderer følgende

Digitale integrerede kredsløb

Denne form for IC har to definerede niveauer: 1 og 0, hvilket indebærer, at de arbejder med binær matematik, hvor 1 står for til og 0 står for fra. Sådanne IC'er udføres flittigt, da de indeholder mere end millioner flip-flops, logiske porte og andet, alt sammen inkorporeret i en enkelt chip. Eksempler på digital IC inkluderer mikrokontroller og mikroprocessorer .

Typer af integrerede kredsløb

Typer af integrerede kredsløb

  • Logiske IC'er
  • Memory Chips,
  • Interface IC'er (niveauskiftere, serializer / de-serializer osv.)
  • Strømstyrings-IC'er
  • Programmerbare enheder

Analoge integrerede kredsløb

Det analoge integrerede kredsløb fungerer ved at tackle kontinuerlige signaler og er i stand til at udføre opgaver såsom filtrering, forstærkning, demodulation og modulering osv. sensorer, OP-AMP'er er i det væsentlige analoge IC'er .

  • Lineære IC'er
  • RF IC'er

Blandet signal

Når de digitale og analoge IC'er bruges på en enkelt chip, kaldes den resulterende IC som blandede signalintegrerede kredsløb.

  • Dataopsamlings-IC'er (inklusive A / D-konvertere, D / A-konverter, digitale potentiometre)
  • Ur / timing IC'er

Anvendelse af integrerede kredsløb

Det integrerede kredsløb bruger et halvledermateriale (læste chips) som arbejdsbord, og ofte vælges silicium til opgaven. Bagefter, elektriske komponenter såsom dioder, transistorer og modstande osv. føjes til denne chip i minimeret form. Elektriske komponenter er forbundet på en sådan måde, at de er i stand til at udføre flere opgaver og beregninger. Silicium er kendt som en wafer i denne samling.

Anvendelser af integrerede kredsløb

Anvendelserne af et IC inkluderer følgende

  • Radar
  • Armbåndsure
  • Tv
  • Juiceproducenter
  • Pc
  • Videoprocessorer
  • Audioforstærkere
  • Hukommelsesenheder
  • Logiske enheder
  • Radiofrekvens Kodere og dekodere

I denne artikel har vi kort diskuteret om det integrerede kredsløb, herunder hvad der er et integreret kredsløb, hvordan der integreres kredsløb osv. To typer metoder er blevet brugt til at bygge integrerede kredsløb ved hjælp af en dopinghalvleder inde i chipanlægget. Vi har behandlet de forskellige typer integrerede kredsløb som digitale integrerede kredsløb, analoge integrerede kredsløb og endelig blandede signaler med eksempler. Derudover er anvendelser af integreret kredsløb og anvendelser af integrerede kredsløb også blevet diskuteret.

Desuden for eventuelle spørgsmål vedrørende dette koncept eller til at gennemføre de elektriske og elektroniske projekter , bedes du give dine værdifulde forslag ved at kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er den vigtigste funktion af en IC?