Ako niste ovdje tek sletjeli od sredine prošlog stoljeća, gotovo ste sigurno čuli za integrirane sklopove ili IC-ove. Ali možda ste čuli ove konstrukcije na koje se poziva jedno od njihovih alternativnih imena, poput mikročipa, računalnog čipa ili čak IC-a čip. Ako ste ikad kupovali prijenosno ili stolno računalo, vjerojatno ste vidjeli informacije o mikroprocesoru svakog modela istaknute među glavnim značajkama uređaja; ti uređaji rade pomoću jedne ili najviše vrlo malo različitih IC-a. A ako zapravo niste čuli za IC-ove, vi sigurno su ih iskoristili i u ovom trenutku ne biste mogli kretati se vašom svakodnevnicom bez njih Pomozite. Ako ove riječi ne čitate na listu tiskanog papira, uživate u blagodatima IC-a upravo u ovom trenutku.
IC-ovi su pomogli u revoluciji informacijske tehnologije, telekomunikacija i drugih industrija, pa to ne čudi da dolaze u raznim okusima, svaki od njih prilagođen specijaliziranim potrebama njihove elektronike okruženja. Ne trebate biti dobro upućeni u elektroniku da biste razumjeli kako funkcioniraju ove različite vrste IC-a i cijenili njihovu višestruku vrijednost za društvo.
Što je integrirani krug?
Integrirani je krug malen - mikroskopski, zapravo - niz elektroničkih sklopova. Elektronički sklop sadrži razne dijelove prilagođene da se na neki način bave protokom, širenjem i relejem električne energije. Na isti način sustav međusobno povezanih bazena s vodom može imati kanale, vrata, rezervoare za prelijevanje, pumpe i druge uređaje za održavanje željenog statusa niza u svaki od bazena u bilo kojem trenutku, IC komponente uključuju tranzistore, otpornike, kondenzatore i druge predmete koji te funkcije obavljaju s elektronima, a ne tekućine.
Ako ste ikada razdvojili računalo, mobitel ili drugi moderni elektronički uređaj s računarskom snagom ili ste ga vidjeli rastavljenog, vjerojatno ste IC vidjeli izbliza. Njihovi su različiti dijelovi učvršćeni na površini koja se sastoji od poluvodičkog materijala (obično silicija ili uglavnom silicija). Ova "oblatna" površina, koja služi kao baza IC, obično je obojena u zeleno ili u neku drugu nijansu koja olakšava vizualizaciju pojedinih dijelova IC.
Sastavljanje električnog kruga od dijelova prikupljenih iz različitih izvora je izuzetno skupo u usporedbi s izgradnjom takvog kruga odjednom, sa uključenim svim potrebnim komponentama ruka. (Zamislite razliku u cijeni između automobila kupljenog na uobičajeni način i automobila izrađenog od posebno naručenih guma, motora, navigacijskog sustava i tako dalje. Zamislite automobil koji je kupljen dogovorom kao "integrirano vozilo" u IC jeziku.) Ideja za ove uređaje nastala je 1950-ih, nedugo nakon pojave prvih tranzistora.
Vrste integriranih krugova
Digitalne IC dolaze u raznim podtipovima, među kojima se mogu programirati IC-ovi, "memorijski čipovi", logički IC-ovi, IC-ovi za upravljanje napajanjem i IC-ovi sučelja. Njihova definirajuća karakteristika s elektrofizičkog stajališta je da djeluju na malom broju određene amplitude signala razinama. Oni rade pomoću takozvanih logičkih vrata, odnosno točaka u kojima se promjene u aktivnosti kruga mogu uvesti na način "da / ne" ili "uključivanje / isključivanje". To se postiže korištenjem starog računala u stanju pripravnosti, binarnim podacima, koji u digitalnim IC-ima koriste samo "0" (logika niske ili odsutne logike) i "1" (visoka ili potpuna logika) kao dopuštene vrijednosti.
Analogne IC rade u kontinuiranom opsegu signala, umjesto u diskretnim signalima koji se nalaze u digitalnim IC-ima. The koncept izrade nečega "digitalnog" u osnovi znači stavljanje svih njegovih dijelova u zasebne kategorije; čak i ako ih ima jako puno, kao i kod boja pojedinih piksela na digitalnim prikazima slika, oni nude samo izgled istinskog kontinuiteta. Iako ljudi obično slušaju "analogno" kao "zastarjelo", a "digitalno" kao "stanje tehnike", to je neutemeljeno. Na primjer, jedna vrsta analognih IC je radiofrekventna IC ili RFIC, koja je presudan element bežičnih mreža. Druga vrsta analognog IC je linearni IC, nazvan tako jer se napon i struja u tim rasporedima razlikuju u isti omjer u rasponu signala koje oni nose (to jest, V i I povezani su konstantnom multiplikacijom faktor).
Mješovite analogno-digitalne IC uključuju aspekte obje vrste IC-a. U sustavima koji pretvaraju analogne podatke u digitalne podatke ili obrnuto, pronaći ćete ove mješovite IC. Čitav koncept integracije digitalnih i analognih komponenata na isti čip daleko je noviji od IC tehnologije sebe. Ovi se IC-i također koriste u satovima i drugim mjernim uređajima.
Uz to, IC-ovi se mogu svrstati u kategorije, osim digitalne i analogne razlike.
Logičke IC, koji kao što je spomenuto koriste binarne podatke (0 i 1), koriste se u sustavima koji zahtijevaju donošenje odluka. To se radi pomoću "vrata" u krugu koja ili dopuštaju ili odbijaju prolazak signala na temelju njegove vrijednosti. Ta su vrata sastavljena tako da će zadana kombinacija signala dati određeni, predviđeni rezultat na temelju zbrajanja događaja na više ulaza. Kad uzmete u obzir da je broj različitih kombinacija 0 i 1 u logičkom IC-u s n ulaza 2 podignut u moć n (2n), brzo vidite da ovi IC-ovi, iako u principu izuzetno jednostavni, mogu rukovati vrlo složenim informacijama.
Signal u logičkoj IC možete smatrati neobično pametnim mišem koji pregovara o labirintu. Na svakoj mogućoj grani, miš mora odlučiti hoće li ući na otvorena vrata ("0") ili nastaviti hodati ("1"). U ovoj shemi, samo pravilan slijed vrijednosti 0 i 1 rezultirat će putem od ulaza u labirint do njegovog izlaza; sve ostale kombinacije na kraju će završiti slijepim ulicama unutar zidova labirinta.
Prebacivanje IC-a dovoljno upotrijebite tranzistore, kasnije detaljno opisane. Koriste se baš kao što im i samo ime govori - kao dijelovi prekidača ili, u govoru kruga, u "preklopnim operacijama". U električnom prekidaču prekid struje odn uvođenje struje koja ranije nije bila prisutna može pokrenuti prekidač, što samo po sebi nije ništa drugo do promjena u danom stanju koja može potrajati dvije ili više oblici. Na primjer, neki električni ventilatori imaju niske, srednje i visoke postavke. Neki prekidači mogu sudjelovati u više krugova.
IC-ovi s odbrojavanjem sposobni su pratiti proteklo vrijeme. Očiti primjer je digitalna štoperica, koja eksplicitno prikazuje vrijeme, ali razni uređaji moraju to moći vodite evidenciju o vremenu u pozadini čak i kada ga ne treba prikazivati korisnicima ili kada je prikaz prikazan neobavezna; svakodnevno računalo je jedan od primjera, iako se neki od njih sada oslanjaju na satelitski ulaz kako bi nadzirali i prilagođavali vrijeme po potrebi.
IC pojačala postoje u dvije vrste: audio i operativni. Audio IC su ono što glazbu čini glasnijom ili nježnijom na otmjenom zvučnom sustavu ili povećava ili smanjuje glasnoću na uređajima koji uključuju zvuk bilo koje vrste, poput televizora, pametnog telefona ili osobnog Računalo. Oni koriste promjene napona za upravljanje izlazom zvuka. Operativne IC-ovi djeluju na sličan način što rezultiraju pojačavanjem zvuka, ali s operativnim IC-ima ulaz i izlaz su naponski, dok je ulaz audio IC-a sam audio.
Usporednici rade ono na što nagovještava njihovo prilično neugodno ime: uspoređuju simultane ulaze signala u više točaka i za svaku određuju izlazni signal. Izlazi na svakoj od ovih ulaznih točaka tada se dodaju na prikladan način kako bi se odredio ukupni izlaz kruga. To su slabo slične logičkim IC-ovima, ali bez stroge da / ne (binarne) komponente podataka.
Vage integracije
Tipovi IC-a mogu se odrediti na temelju toga koliko su integrirani, što je otprilike ekvivalentno tome koliko dijelova imaju najviše oduzetih dijelova. (U teoriji, zadani IC nema apsolutno nikakve dodatne komponente. Svaki od njih predstavlja najmanji sustav sposoban za izvršavanje zadanog elektroničkog zadatka.) Posebno je pogodan broj tranzistora u tu svrhu.
Mala integracija, jednom istaknuta u zrakoplovnom inženjerstvu, sadrži desetke tranzistora na jednom IC čipu. Integracija srednjeg opsega, koja je započela rad 1960-ih, sastoji se od stotinak tranzistora na jednom čipu, dok integracija velikih razmjera, započeta 1970-ih, uključuje tisuće. Vrlo velika integracija, proizvod tehnologije tijekom 30-ak godina između 1980. i 2010. godine, može imati nekoliko stotina i nekoliko milijardi tranzistora na istom čipu. U ultra velikim integracijama taj broj uvijek premašuje milijun. Kako se tehnologija nastavlja širiti, svijet IC-a svjedočio je pojavi integracije napolitanki (WSI), sustava na čipu (SoC) i trodimenzionalnog integriranog kruga (3D-IC).
Što je IC kod?
Ako dobro pogledate pločicu, vidjet ćete alfanumeričku "riječ" koja je tamo otisnuta. To se naziva različitim imenima, uključujući IC kod, IC broj dijela ili jednostavno IC broj. IC kod daje informacije o proizvođaču IC, tipu uređaja za koji odgovara, seriji u kojoj je dio (mnogi automobili se pridržavaju i ove konvencije), temperature na kojoj krug može ispravno funkcionirati, izlaza informacija i drugog podaci. Ne postoji fiksni format za IC kod u smislu broja znakova, ali svatko tko ih poznaje može složiti ono što treba znati razdvajanjem koda na različite dijelove. To je olakšano razmakom između skupina slova i brojeva, kao što je to učinjeno crticama na američkom broju socijalnog osiguranja ili telefonskom broju.
Koliko vrsta tranzistora postoji?
Tranzistor se koristi za pojačavanje struje u električnom krugu. Način na koji se to događa mora biti obuhvaćen drugom raspravom, ali tip tranzistora koji se koristi u IC-ovima naziva se BJT, što znači bipolarni spojni tranzistor. Oni dolaze u dvije osnovne konstrukcije - pnp i npn, što znači "pozitivno-negativno-pozitivno" i "negativno-pozitivno-negativno". Tranzistori se sastoje od tri glavna elementa: emitera, baze i a kolektor. Sučelja između p i n dijelova tranzistora nazivaju se np spojevi, a po tranzistoru postoje dva. Oni se također nazivaju spojevima emiter baze i kolektor baza, jer se baza nalazi u sredini.
Što je aktivna regija u BJT-u?
Aktivno područje ove vrste tranzistora odnosi se na područje na grafikonu struje vs. napon u kojem se napon može znatno povećati bez velike promjene struje unutar tranzistora. Područje neposredno prije toga je područje zasićenja, u kojem struja naglo raste s porastom napona; područje neposredno iza njega naziva se probojnim područjem, u kojem struja opet naglo raste s dodatnim naponom i premašuje kapacitet kruga.