एकीकृत परिपथों के प्रकार

जब तक आप पिछली शताब्दी के मध्य से यहां नहीं उतरे, आपने लगभग निश्चित रूप से एकीकृत सर्किट, या आईसी के बारे में सुना होगा। लेकिन आपने इन निर्माणों को उनके वैकल्पिक नामों में से एक के रूप में सुना होगा, जैसे कि माइक्रोचिप, कंप्यूटर चिप या यहां तक ​​​​कि आईसी टुकड़ा। यदि आपने कभी लैपटॉप या डेस्कटॉप कंप्यूटर की खरीदारी की है, तो आपने संभवतः प्रत्येक मॉडल के माइक्रोप्रोसेसर के बारे में जानकारी मशीन की प्राथमिक विशेषताओं में प्रमुखता से सूचीबद्ध देखी होगी; ये उपकरण एक या बहुत कम विशिष्ट IC का उपयोग करके काम करते हैं। और अगर आपने वास्तव में IC के बारे में नहीं सुना है, तो आप निश्चित रूप से उनका उपयोग किया है और इस बिंदु पर उनके बिना अपने दैनिक जीवन को नेविगेट करने में सक्षम नहीं होंगे ह मदद। जब तक आप इन शब्दों को मुद्रित कागज की शीट पर नहीं पढ़ रहे हैं, आप इसी क्षण आईसी के लाभों का आनंद ले रहे हैं।

आईसी ने सूचना प्रौद्योगिकी, दूरसंचार और अन्य उद्योगों में क्रांति लाने में मदद की है, इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि वे विभिन्न प्रकार के स्वादों में आते हैं, उनमें से प्रत्येक अपने इलेक्ट्रॉनिक की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप है वातावरण। आपको यह समझने के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स में अच्छी तरह से वाकिफ होने की आवश्यकता नहीं है कि ये विभिन्न प्रकार के आईसी कैसे काम करते हैं और समाज के लिए उनके बहुआयामी मूल्य की सराहना करते हैं।

एक एकीकृत सर्किट एक छोटा - सूक्ष्म, वास्तव में - इलेक्ट्रॉनिक सर्किट सरणी है। एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में बिजली के प्रवाह, प्रसार और रिले के साथ किसी तरह से निपटने के लिए कई तरह के हिस्से होते हैं। उसी तरह से इंटरकनेक्टेड वाटर पूल की एक प्रणाली में सरणी की वांछित स्थिति को बनाए रखने के लिए चैनल, गेट, ओवरस्पिल टैंक, पंप और अन्य उपकरण हो सकते हैं। किसी भी समय पूल में से प्रत्येक, आईसी घटकों में ट्रांजिस्टर, प्रतिरोधक, कैपेसिटर और अन्य आइटम शामिल होते हैं जो इन कार्यों को इलेक्ट्रॉनों के बजाय निष्पादित करते हैं तरल पदार्थ।

यदि आपने कभी कंप्यूटर, सेल फोन या अन्य आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण लिया है जिसमें कंप्यूटिंग शक्ति अलग है या एक को अलग किया गया है, तो आपने शायद एक आईसी को करीब से देखा होगा। उनके विभिन्न घटक अर्धचालक सामग्री (आमतौर पर सिलिकॉन या अधिकतर सिलिकॉन) से युक्त सतह पर तय होते हैं। यह "वेफर" सतह, जो आईसी के आधार के रूप में कार्य करती है, आमतौर पर हरे रंग का या कुछ अन्य रंग होता है जो आईसी के अलग-अलग टुकड़ों की कल्पना करना आसान बनाता है।

विभिन्न स्रोतों से एकत्र किए गए घटक भागों से विद्युत परिपथ को असेंबल करना अत्यंत आवश्यक है इस तरह के एक सर्किट को एक साथ बनाने की तुलना में महंगा, इसके प्रत्येक आवश्यक घटकों के साथ हाथ। (कल्पना कीजिए कि सामान्य तरीके से खरीदी गई कार और अलग से ऑर्डर किए गए टायरों, एक इंजन, एक नौवहन प्रणाली आदि से बनी कार के बीच लागत में अंतर। एक सौदे से खरीदी गई कार को IC भाषा में "एकीकृत वाहन" के रूप में सोचें।) इन उपकरणों के लिए विचार 1950 के दशक में, पहले ट्रांजिस्टर के आगमन के तुरंत बाद आया था।

डिजिटल आईसी प्रोग्राम करने योग्य IC, "मेमोरी चिप्स," लॉजिक IC, पावर-मैनेजमेंट IC और इंटरफ़ेस IC सहित विभिन्न उपप्रकारों में आते हैं। जो अपने एक इलेक्ट्रोफिजिकल दृष्टिकोण से परिभाषित विशेषता यह है कि वे कम संख्या में निर्दिष्ट सिग्नल आयाम पर काम करते हैं स्तर। वे लॉजिक गेट कहलाने वाले का उपयोग करके काम करते हैं, जो ऐसे बिंदु हैं जिन पर सर्किट गतिविधि में परिवर्तन "हां / नहीं" या "चालू / बंद" तरीके से पेश किए जा सकते हैं। यह पुराने कंप्यूटर स्टैंडबाय, बाइनरी डेटा का उपयोग करके पूरा किया जाता है, जो डिजिटल आईसी में अनुमेय मूल्यों के रूप में केवल "0" (कम या अनुपस्थित तर्क) और "1" (उच्च या पूर्ण तर्क) का उपयोग करता है।

एनालॉग आईसीएस डिजिटल आईसी में प्रदर्शित असतत संकेतों के बजाय संकेतों की एक सतत श्रेणी पर काम करते हैं। कुछ "डिजिटल" बनाने की अवधारणा का अर्थ अनिवार्य रूप से इसके सभी भागों को अलग-अलग श्रेणियों में रखना है; भले ही उनमें से बहुत सारे हों, जैसे कि डिजिटल छवि डिस्प्ले में अलग-अलग पिक्सेल के रंगों के साथ, वे केवल सच्ची निरंतरता की उपस्थिति प्रदान करते हैं। हालांकि लोग "एनालॉग" को "पुराना" और "डिजिटल" को "अत्याधुनिक" के रूप में सुनते हैं, यह निराधार है। उदाहरण के लिए, एक प्रकार का एनालॉग आईसी रेडियोफ्रीक्वेंसी आईसी या आरएफआईसी है, जो वायरलेस नेटवर्क का एक महत्वपूर्ण तत्व है। एक अन्य प्रकार का एनालॉग आईसी रैखिक आईसी है, इसलिए इसका नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि इन व्यवस्थाओं में वोल्टेज और करंट अलग-अलग होते हैं उनके द्वारा ले जाने वाले संकेतों की श्रेणी में समान अनुपात (अर्थात, V और I एक निरंतर गुणन द्वारा संबंधित हैं कारक)।

मिश्रित एनालॉग-डिजिटल आईसी दोनों प्रकार के आईसी के पहलुओं को शामिल करें। ऐसे सिस्टम में जो एनालॉग डेटा को डिजिटल डेटा में या दूसरी तरह से परिवर्तित करते हैं, आप पाएंगे इन मिश्रित आई.सी. एक ही चिप पर डिजिटल और एनालॉग घटकों को एकीकृत करने की पूरी अवधारणा आईसी प्रौद्योगिकी से कहीं अधिक नई है अपने आप। इन आईसी का उपयोग घड़ियों और अन्य समय उपकरणों में भी किया जाता है।

इसके अलावा, IC को डिजिटल-बनाम-एनालॉग भेद के अलावा श्रेणियों में रखा जा सकता है।

तर्क आईसी, जैसा कि उल्लेख किया गया है, बाइनरी डेटा (0s और 1s) का उपयोग उन प्रणालियों में किया जाता है जिन्हें निर्णय लेने की आवश्यकता होती है। यह सर्किट में "गेट्स" का उपयोग करके किया जाता है जो या तो इसके मूल्य के आधार पर सिग्नल के पारित होने की अनुमति देता है या अस्वीकार करता है। इन द्वारों को इकट्ठा किया जाता है ताकि संकेतों का एक संयोजन कई द्वारों पर घटनाओं के योग के आधार पर एक विशिष्ट, इच्छित परिणाम दे। जब आप मानते हैं कि n गेट्स के साथ लॉजिक IC में 0 और 1 के विभिन्न संयोजनों की संख्या n की शक्ति तक बढ़ जाती है (२)^नहीं), आप जल्दी से देखते हैं कि ये आईसी, हालांकि सिद्धांत रूप में बेहद सरल हैं, अत्यधिक जटिल जानकारी को संभाल सकते हैं।

आप एक तर्क आईसी में संकेत के बारे में सोच सकते हैं जैसे एक असामान्य रूप से स्मार्ट माउस एक भूलभुलैया पर बातचीत कर रहा है। हर संभव शाखा बिंदु पर, माउस को यह तय करना होगा कि खुले दरवाजे ("0") में प्रवेश करना है या चलते रहना ("1")। इस योजना में, केवल 0 और 1 मानों के उचित अनुक्रम के परिणामस्वरूप भूलभुलैया के प्रवेश द्वार से इसके बाहर निकलने का मार्ग मिलेगा; अन्य सभी संयोजन अंततः भूलभुलैया की दीवारों के भीतर मृत सिरों में समाप्त हो जाएंगे।

स्विचिंग आईसी ट्रांजिस्टर का पर्याप्त उपयोग करें, जिसका बाद में विस्तार से वर्णन किया गया है। उनका उपयोग वैसे ही किया जाता है जैसे उनके नाम से पता चलता है - स्विच के कुछ हिस्सों के रूप में, या सर्किट की भाषा में, "स्विचिंग ऑपरेशंस" में। एक विद्युत स्विच में, करंट का रुकावट या करंट की शुरूआत जो पहले मौजूद नहीं थी, एक स्विच को ट्रिगर कर सकती है, जो स्वयं किसी दी गई स्थिति में बदलाव से ज्यादा कुछ नहीं है जो दो या अधिक ले सकता है रूप। उदाहरण के लिए, कुछ बिजली के पंखों में निम्न, मध्यम और उच्च सेटिंग्स होती हैं। कुछ स्विच एक से अधिक सर्किट में भाग ले सकते हैं।

टाइमर आईसीएस बीता हुआ समय का ट्रैक रखने में सक्षम हैं। एक स्पष्ट उदाहरण एक डिजिटल स्टॉपवॉच है, जो स्पष्ट रूप से समय दिखाता है, लेकिन विभिन्न उपकरणों को सक्षम होना चाहिए पृष्ठभूमि में समय का ट्रैक रखें, तब भी जब इसे उपयोगकर्ताओं को प्रदर्शित करने की आवश्यकता नहीं होती है या जब प्रदर्शन होता है वैकल्पिक; एक दैनिक कंप्यूटर एक उदाहरण है, हालांकि इनमें से कुछ अब आवश्यकतानुसार समय की निगरानी और समायोजन के लिए उपग्रह इनपुट पर निर्भर हैं।

एम्पलीफायर आईसी दो प्रकार में आते हैं: ऑडियो और परिचालन। ऑडियो आईसी वे हैं जो एक फैंसी साउंड सिस्टम पर संगीत को तेज या नरम बनाते हैं या बढ़ाते या घटाते हैं उन उपकरणों में वॉल्यूम जिनमें किसी भी प्रकार की ध्वनि शामिल होती है, जैसे कि टेलीविज़न सेट, स्मार्टफोन या व्यक्तिगत संगणक। ये ध्वनि आउटपुट को नियंत्रित करने के लिए वोल्टेज परिवर्तन का उपयोग करते हैं। ऑपरेशनल IC इसी तरह से काम करते हैं कि वे ऑडियो एम्प्लीफिकेशन में परिणत होते हैं, लेकिन ऑपरेशनल IC के साथ इनपुट और आउटपुट दोनों वोल्टेज होते हैं, जबकि ऑडियो IC का इनपुट ऑडियो ही होता है।

कॉम्पैरेटर वह करें जो उनके अजीब नाम से संकेत मिलता है: वे कई बिंदुओं पर सिग्नल के एक साथ इनपुट की तुलना करते हैं और प्रत्येक के लिए आउटपुट सिग्नल निर्धारित करते हैं। इनमें से प्रत्येक प्रवेश बिंदु पर आउटपुट को सर्किट के कुल आउटपुट को निर्धारित करने के लिए उपयुक्त तरीके से जोड़ा जाता है। ये शिथिल रूप से लॉजिक IC के समान हैं लेकिन सख्त हाँ/नहीं (बाइनरी) डेटा घटक के बिना।

आईसी प्रकारों को इस आधार पर निर्धारित किया जा सकता है कि वे कितने एकीकृत हैं, जो मोटे तौर पर उनके सबसे अधिक छीन लिए गए भागों के बराबर है। (सिद्धांत रूप में, किसी दिए गए IC में बिल्कुल कोई अतिरिक्त घटक नहीं होते हैं। प्रत्येक किसी दिए गए इलेक्ट्रॉनिक कार्य को करने में सक्षम सबसे छोटी प्रणाली का प्रतिनिधित्व करता है।) विशेष रूप से ट्रांजिस्टर की संख्या इस उद्देश्य के लिए विशेष रूप से सुविधाजनक है।

छोटे पैमाने पर एकीकरण, एक बार वैमानिकी इंजीनियरिंग में प्रमुखता से, एक आईसी चिप पर दसियों ट्रांजिस्टर पेश करता है। मध्यम पैमाने के एकीकरण, जो 1960 के दशक में जमीन पर उतरा, में एक चिप पर कुछ सैकड़ों ट्रांजिस्टर होते हैं, जबकि बड़े पैमाने पर एकीकरण, जो 1970 के दशक में शुरू हुआ, में हजारों शामिल हैं। बहुत बड़े पैमाने पर एकीकरण, लगभग १९८० और २०१० के बीच ३० या इतने वर्षों में प्रौद्योगिकी का एक उत्पाद, एक ही चिप पर कई सौ और कुछ अरब ट्रांजिस्टर तक हो सकता है। अल्ट्रा लार्ज-स्केल इंटीग्रेशन में, संख्या हमेशा एक मिलियन से अधिक होती है। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी का विस्तार जारी है, आईसी दुनिया ने वेफर-स्केल इंटीग्रेशन (डब्ल्यूएसआई), एक चिप पर सिस्टम (एसओसी) और त्रि-आयामी एकीकृत सर्किट (3 डी-आईसी) के आगमन को देखा है।

यदि आप एक सर्किट बोर्ड को करीब से देखते हैं, तो आप वहां एक अल्फ़ान्यूमेरिक "शब्द" मुद्रित देखेंगे। यह आईसी कोड, आईसी भाग संख्या या बस आईसी संख्या सहित विभिन्न नामों से जाता है। IC कोड IC के निर्माता के बारे में जानकारी देता है कि यह किस प्रकार के उपकरण के लिए उपयुक्त है, यह किस श्रृंखला का हिस्सा है (कई कारें इस सम्मेलन का भी पालन करती हैं), जिस तापमान पर सर्किट ठीक से काम कर सकता है, आउटपुट जानकारी और अन्य डेटा। वर्णों की संख्या के संदर्भ में IC कोड के लिए कोई निश्चित प्रारूप नहीं है, लेकिन उनसे परिचित कोई भी व्यक्ति कोड को अलग-अलग भागों में अलग करके जो कुछ भी जानना चाहता है उसे एक साथ जोड़ सकता है। अक्षरों और संख्याओं के समूहों के बीच रिक्ति शामिल करके इसे आसान बना दिया गया है, जैसा कि यू.एस. सामाजिक सुरक्षा नंबर या टेलीफोन नंबर में डैश के साथ किया जाता है।

विद्युत परिपथ में धारा को बढ़ाने के लिए ट्रांजिस्टर का उपयोग किया जाता है जिस माध्यम से ऐसा होता है उसे एक और चर्चा में शामिल किया जाना चाहिए, लेकिन आईसी में उपयोग किए जाने वाले ट्रांजिस्टर के प्रकार को बीजेटी कहा जाता है, जो द्विध्रुवीय जंक्शन ट्रांजिस्टर के लिए खड़ा होता है। ये दो बुनियादी निर्माणों में आते हैं - पीएनपी और एनपीएन, जो "सकारात्मक-नकारात्मक-सकारात्मक" के लिए खड़ा है और "नकारात्मक-सकारात्मक-नकारात्मक।" ट्रांजिस्टर में तीन मुख्य तत्व होते हैं: एक एमिटर, एक बेस और ए एकत्र करनेवाला। ट्रांजिस्टर के p और n भागों के बीच के इंटरफेस को np जंक्शन कहा जाता है, और प्रति ट्रांजिस्टर दो होते हैं। इन्हें बेस-एमिटर और बेस-कलेक्टर जंक्शन भी कहा जाता है, क्योंकि बेस बीच में बैठता है।

इस प्रकार के ट्रांजिस्टर का सक्रिय क्षेत्र वर्तमान बनाम वर्तमान के ग्राफ पर क्षेत्र को संदर्भित करता है। वह वोल्टेज जिसमें ट्रांजिस्टर के अंदर करंट को ज्यादा बदले बिना वोल्टेज को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाया जा सकता है। इससे ठीक पहले का क्षेत्र संतृप्ति क्षेत्र है, जिसमें बढ़ते वोल्टेज के साथ करंट तेजी से बढ़ता है; इसके ठीक आगे के क्षेत्र को ब्रेकडाउन क्षेत्र कहा जाता है, जिसमें अतिरिक्त वोल्टेज के साथ करंट फिर से तेजी से बढ़ता है और सर्किट की क्षमता से अधिक हो जाता है।