Hacsak nem csak az előző század közepétől érkeztél ide, szinte biztosan hallottál integrált áramkörökről vagy IC-kről. De lehet, hogy hallotta ezeket a konstrukciókat az egyik alternatív nevükkel, például mikrochip, számítógépes chip vagy akár IC Forgács. Ha valaha vásárolt laptop vagy asztali számítógép mellett, akkor valószínűleg látott információkat az egyes modellek mikroprocesszorairól, amelyek jól láthatóan a gép elsődleges jellemzői közé kerültek; ezek az eszközök egy vagy legfeljebb nagyon kevés különálló IC-vel működnek. És ha még nem hallottál az IC-ről, akkor biztosan éltek velük, és ezen a ponton nem lennének képesek eligazodni a mindennapi életben azok nélkül Segítség. Hacsak nem olvassa ezeket a szavakat egy nyomtatott papírlapon, ebben a pillanatban élvezheti az IC-k előnyeit.
Az IC-k segítettek forradalmasítani az informatikát, a telekommunikációt és más iparágakat, így nem meglepő hogy különféle ízeket kínálnak, mindegyikük az elektronikus készülék speciális igényeihez igazodva környezetek. Nem kell jól ismernie az elektronikát, hogy megértse, hogyan működnek ezek a különböző típusú IC-k, és értékelni tudja a társadalom számára sokoldalú értéküket.
Mi az integrált áramkör?
Az integrált áramkör egy apró - mikroszkopikus, valójában - elektronikus áramköri tömb. Az elektronikus áramkör számos alkatrészt tartalmaz, amelyek valamilyen módon képesek kezelni az áram áramlását, terjedését és továbbítását. Ugyanígy az összekapcsolt víztestek rendszere tartalmazhat csatornákat, kapukat, túlfolyó tartályokat, szivattyúkat és egyéb eszközöket a tömb kívánt állapotának fenntartására. az egyes poolok bármelyik pillanatában az IC-elemek tartalmaznak tranzisztort, ellenállást, kondenzátort és egyéb elemeket, amelyek ezeket a funkciókat elektronokkal látják el, nem pedig elektronokkal. folyadékok.
Ha valaha szétszedett számítógépet, mobiltelefont vagy más modern számítástechnikai elektronikus eszközt, vagy szétszereltet látott, akkor valószínűleg közelről látta az IC-t. Különböző alkatrészeik egy félvezető anyagból (általában szilíciumból vagy főleg szilíciumból) álló felületre vannak rögzítve. Ez az "ostya" felület, amely az IC alapja, általában zöld színű vagy valamilyen más színárnyalat, amely megkönnyíti az IC egyes darabjainak vizualizálását.
Az elektromos áramkör összeállítása különféle forrásokból összegyűjtött alkatrészekből rendkívül nagy drága ahhoz képest, hogy egy ilyen áramkört egyszerre építsünk, minden szükséges alkatrésszel be van kapcsolva kéz. (Képzelje el a költségkülönbséget a szokásos módon vásárolt és a külön megrendelt gumiabroncsokból, motorból, navigációs rendszerből stb. Gyártott autó között. Gondoljon egy üzletből vásárolt autóra, mint az integrált járműre az IC szóhasználatban.) Ezen eszközök ötlete az 1950-es években merült fel, nem sokkal az első tranzisztorok megjelenése után.
Az integrált áramkörök típusai
Digitális IC-k különféle altípusokba tartoznak, köztük programozható IC-k, "memóriachipek", logikai IC-k, energiagazdálkodási IC-k és interfész-IC-k. Azok elektrofizikai szempontból az a jellemző, hogy kis számú meghatározott jel amplitúdóval működnek szintek. Logikai kapuknak nevezik azokat a pontokat, amelyeken az áramköri tevékenység változásai "igen / nem" vagy "be / ki" módon vezethetők be. Ez a régi számítógépes készenléti, bináris adatok felhasználásával valósul meg, amelyek a digitális IC-kben csak "0" (alacsony vagy hiányzó logika) és "1" (magas vagy teljes logika) értékeket használják megengedett értékként.
Analóg IC-k a digitális IC-kben szereplő diszkrét jelek helyett folyamatos jeltartományban működnek. A a "digitális" készítés fogalma lényegében azt jelenti, hogy annak minden részét külön kategóriákba sorolja; még ha nagyon sok is van is belőlük, csakúgy, mint a digitális képmegjelenítők egyes képpontjainak színeiben, csak az igazi folytonosság látszatát kínálják. Bár az emberek hajlamosak az "analóg" kifejezést "elavultnak", a "digitális" pedig a legkorszerűbbnek hallani, ez megalapozatlan. Például az analóg IC egyik fajtája a rádiófrekvenciás IC vagy az RFIC, amely a vezeték nélküli hálózatok kulcsfontosságú eleme. Az analóg IC másik típusa a lineáris IC, amelyet azért neveztek el, mert a feszültség és az áram ezekben az elrendezésekben változik azonos arányban vannak az általuk hordozott jelek tartományában (vagyis V és I állandó szorzással vannak összefüggésben tényező).
Vegyes analóg-digitális IC-k tartalmazzák az IC-k mindkét típusának szempontjait. Azokban a rendszerekben, amelyek analóg adatokat digitális adatokká konvertálnak, vagy fordítva, megtalálhatja ezek a vegyes IC-k. A digitális és analóg komponensek ugyanazon chipbe történő integrálásának teljes koncepciója jóval újabb, mint az IC technológia maga. Ezeket az IC-ket órákban és más időzítő készülékekben is használják.
Ezen túlmenően az IC-k kategóriákba sorolhatók, kivéve a digitális-analóg megkülönböztetést.
Logikai IC-k, amelyek, mint említettük, bináris adatokat (0s és 1s) használnak, olyan rendszerekben használatosak, amelyek döntést igényelnek. Ez az áramkörben lévő "kapuk" használatával történik, amelyek vagy engedélyezik, vagy megtagadják a jel átadását annak értéke alapján. Ezeket a kapukat úgy állítják össze, hogy egy adott jelkombináció konkrét, tervezett eredményt adjon a több kapunál történt események összegzése alapján. Ha figyelembe vesszük, hogy a 0 és 1 különböző kombinációinak száma az n kapuval rendelkező logikai IC-ben 2-t n (2n), gyorsan látja, hogy ezek az IC-k, bár elvileg rendkívül egyszerűek, képesek kezelni a nagyon összetett információkat.
A logikai IC jelére úgy gondolhat, mint egy szokatlanul okos egérre, aki útvesztőt tárgyal. Minden lehetséges elágazási pontnál az egérnek el kell döntenie, hogy belép-e a nyitott ajtón ("0"), vagy tovább sétál ("1"). Ebben a sémában csak a 0 és 1 értékek megfelelő sorrendje eredményez utat a labirintus bejáratától a kijáratig; az összes többi kombináció végül a labirintus falai közötti zsákutcákban végződik.
IC-k kapcsolása bőségesen használja a később részletesen ismertetett tranzisztorokat. Pontosan úgy használják őket, ahogy a nevük is sugallja - a kapcsolók részeként, vagy áramköri szóhasználatban, a "kapcsolási műveletekben". Elektromos kapcsolóban az áram megszakítása ill olyan áram bevezetése, amely korábban nem volt jelen, kiválthat egy kapcsolót, ami önmagában nem más, mint egy adott állapot változása, amely kettőt vagy többet is igénybe vehet formák. Például egyes elektromos ventilátorok alacsony, közepes és magas beállításokkal rendelkeznek. Egyes kapcsolók több áramkörben is részt vehetnek.
Időzítő IC-k képesek nyomon követni az eltelt időt. Nyilvánvaló példa egy digitális stopper, amely kifejezetten mutatja az időt, de a különféle eszközöknek képesnek kell lenniük erre kövesse nyomon az időt a háttérben, még akkor is, ha azt nem kell a felhasználók számára megjeleníteni, vagy amikor a kijelző van választható; a mindennapi számítógép az egyik példa, bár ezek némelyike a műholdas bemenetre támaszkodik, hogy figyelemmel kísérje és szükség szerint beállítsa az időt.
Erősítő IC-k kétféle típus kapható: audio és operatív. Az audio IC-k azok, amelyek a zenét hangosabbá vagy halkabbá teszik egy képzeletbeli hangrendszeren, vagy növelik vagy csökkentik a zenét hangerő olyan eszközökben, amelyek bármilyen hangot tartalmaznak, például televízió, okostelefon vagy személyes számítógép. Ezek a feszültségváltozásokat használják a hangkimenet vezérléséhez. A működési IC-k hasonlóan működnek, mivel audio erősítést eredményeznek, de működési IC-k esetén a bemenet és a kimenet egyaránt feszültség, míg az audio IC-k bemenete maga a hang.
Összehasonlítók tedd azt, amire meglehetősen kínos nevük utal: Összehasonlítják a jelek egyidejű bemenetét több ponton, és mindegyikhez meghatározzák a kimeneti jelet. Az egyes belépési pontok kimeneteit ezután megfelelő módon hozzáadjuk az áramkör teljes kimenetének meghatározásához. Ezek lazán hasonlítanak a logikai IC-khez, de a szigorú igen / nem (bináris) adatkomponens nélkül.
Az integráció skálája
Az IC típusok annak alapján határozhatók meg, hogy mennyire integráltak, ami nagyjából megegyezik azzal, hogy hány alkatrészük van a legkorszerűbben. (Elméletileg egy adott IC-nek egyáltalán nincs extra összetevője. Mindegyik a legkisebb rendszert jelenti, amely képes egy adott elektronikus feladat végrehajtására.) Különösen a tranzisztorok száma különösen kényelmes erre a célra.
A kis léptékű integráció, amely egyszer a repüléstechnikában volt kiemelkedő, több tíz tranzisztort tartalmaz egyetlen IC-chipen. A közepes méretű integráció, amely az 1960-as években indult útjára, több száz tranzisztort tartalmaz egy chipen, míg az 1970-es években kezdődött nagyszabású integráció ezreket tartalmaz. A nagyszabású integráció, amely a technológia eredménye az 1980 és 2010 közötti mintegy 30 év során, akár több száz és akár néhány milliárd tranzisztort is tartalmazhat ugyanazon a chipen. Az ultra nagyszabású integrációban a szám mindig meghaladja az egymilliót. Amint a technológia folyamatosan bővül, az IC világ az ostya méretű integráció (WSI), a chipen lévő rendszer (SoC) és a háromdimenziós integrált áramkör (3D-IC) megjelenésének volt tanúja.
Mi az IC kód?
Ha alaposan megnézi az áramköri lapot, alfanumerikus "szó" jelenik meg. Ez különféle nevekkel jár, beleértve az IC-kódot, az IC-számot vagy egyszerűen az IC-számot. Az IC-kód tájékoztatást nyújt az IC gyártásáról, az eszköz típusáról, a sorozatról, amelynek része (sok az autók is betartják ezt az egyezményt), az áramkör megfelelő működésének hőmérséklete, információk kimenete és egyéb adat. Az IC kódnak nincs rögzített formátuma a karakterek számát tekintve, de bárki, aki ismeri őket, a kód különböző részekre bontásával össze tudja rakni azt, amit tudnia kell. Ezt megkönnyíti a betűk és számok csoportjai közötti távolság, amint azt az amerikai társadalombiztosítási szám vagy telefonszám kötőjelével teszik.
Hányféle tranzisztor létezik?
Tranzisztort használnak az áramkör áramának növelésére. Az ennek bekövetkezésének módjáról egy másik megbeszélést kell folytatni, de az IC-kben alkalmazott tranzisztor típusát BJT-nek nevezzük, amely bipoláris kereszteződésű tranzisztort jelent. Ezeknek két alapvető konstrukciója van - a pnp és az npn, amelyek "pozitív-negatív-pozitív" és "negatív-pozitív-negatív". A tranzisztorok három fő elemből állnak: egy emitterből, egy alapból és egy gyűjtő. A tranzisztorok p és n részei közötti interfészeket np csomópontoknak nevezzük, és tranzisztoronként kettő van. Ezeket bázis-emitter és bázis-kollektor csomópontoknak is nevezik, mivel az alap középen helyezkedik el.
Mi az aktív régió egy BJT-ben?
Az ilyen típusú tranzisztorok aktív régiója az áram vs. az a feszültség, amelyben a feszültség jelentősen megemelhető anélkül, hogy a tranzisztoron belüli áramot nagyon megváltoztatnák. Az ezt közvetlenül megelőző régió a telítettségi régió, amelyben az áram meredeken emelkedik a feszültség növekedésével; a közvetlenül azon túli régiót bontási régiónak nevezzük, amelyben az áram további feszültséggel ismét meredeken emelkedik, és meghaladja az áramkör kapacitását.