집적 회로의 유형

지난 세기 중반에 이곳에 도착하지 않았다면 집적 회로 또는 IC에 대해 들어 보셨을 것입니다. 그러나 마이크로 칩, 컴퓨터 칩 또는 심지어 IC와 같은 대체 이름 중 하나로 언급되는 이러한 구조를 들어 보셨을 것입니다. 칩. 랩톱이나 데스크톱 컴퓨터를 구입 한 적이 있다면 아마도 각 모델의 마이크로 프로세서에 대한 정보가 컴퓨터의 주요 기능 중 눈에 띄게 나열되어있는 것을 보셨을 것입니다. 이러한 장치는 하나 또는 최대 몇 개의 개별 IC를 사용하여 작동합니다. 실제로 IC에 대해 들어 보지 않았다면 확실히 그들을 사용했고이 시점에서 그들의 일상 생활을 탐색 할 수 없습니다 도움. 인쇄 된 종이에서이 단어를 읽지 않는 한 지금 바로 IC의 이점을 누리고 있습니다.

IC는 정보 기술, 통신 및 기타 산업에 혁명을 일으켰으므로 놀라운 일이 아닙니다. 다양한 맛으로 제공되며, 각각 전자 제품의 특수한 요구 사항에 맞게 조정됩니다. 환경. 이러한 다양한 유형의 IC가 어떻게 작동하는지 이해하고 사회에 대한 다각적 인 가치를 인식하기 위해 전자에 정통 할 필요는 없습니다.

집적 회로는 실제로 아주 작은 전자 회로 어레이입니다. 전자 회로에는 전기의 흐름, 확산 및 릴레이를 어떤 방식 으로든 처리하도록 맞춤화 된 다양한 부품이 포함되어 있습니다. 같은 방식으로 상호 연결된 물 풀 시스템에는 채널, 게이트, 넘침 탱크, 펌프 및 기타 장치가있어 어레이의 원하는 상태를 유지합니다. 언제든지 각 풀의 IC 구성 요소에는 트랜지스터, 저항기, 커패시터 및 전자로 이러한 기능을 수행하는 기타 항목이 포함됩니다. 체액.

컴퓨터, 휴대 전화 또는 컴퓨팅 성능이있는 기타 최신 전자 장치를 분리했거나 분해 된 것을 본 적이 있다면 IC를 가까이에서 본 적이있을 것입니다. 다양한 구성 요소는 반도체 재료 (일반적으로 실리콘 또는 대부분 실리콘)로 구성된 표면에 고정됩니다. IC의베이스 역할을하는이 "웨이퍼"표면은 일반적으로 녹색 또는 IC의 개별 조각을보다 쉽게 ​​시각화 할 수있는 다른 색조로 표시됩니다.

다양한 소스에서 수집 된 구성 부품에서 전기 회로를 조립하는 것은 매우 이러한 회로를 한 번에 구축하는 것에 비해 비용이 많이 듭니다. 손. (일반적으로 구입 한 자동차와 별도로 주문한 타이어, 엔진, 내비게이션 시스템 등으로 만든 자동차의 비용 차이를 상상해보십시오. 거래에서 구입 한 자동차를 IC 용어로 "통합 차량"으로 생각하십시오.) 이러한 장치에 대한 아이디어는 최초의 트랜지스터가 등장한 직후 인 1950 년대에 시작되었습니다.

디지털 IC 프로그래밍 가능한 IC, "메모리 칩", 로직 IC, 전력 관리 IC 및 인터페이스 IC 등 다양한 하위 유형이 있습니다. 그들의 전기 물리학 적 관점에서 특성을 정의하는 것은 적은 수의 지정된 신호 진폭에서 작동한다는 것입니다. 수준. 이들은 회로 활동에 대한 변화가 "예 / 아니오"또는 "켜짐 / 꺼짐"방식으로 도입 될 수있는 지점 인 논리 게이트를 사용하여 작동합니다. 이것은 디지털 IC에서 허용 가능한 값으로 "0"(낮은 또는없는 논리) 및 "1"(높은 또는 완전한 논리) 만 사용하는 이전 컴퓨터 대기, 이진 데이터를 사용하여 수행됩니다.

아날로그 IC 디지털 IC의 개별 신호보다는 연속적인 신호 범위에서 작동합니다. 그만큼 어떤 것을 "디지털"로 만든다는 개념은 본질적으로 모든 부분을 별개의 범주에 배치하는 것을 의미합니다. 디지털 이미지 디스플레이의 개별 픽셀 색상과 같이 많은 수가 있더라도 진정한 연속성의 모습 만 제공합니다. 사람들은 "아날로그"를 "구식"으로, "디지털"을 "예술의 상태"로 듣는 경향이 있지만 이것은 근거가 없습니다. 예를 들어, 아날로그 IC의 한 종류는 무선 네트워크의 중요한 요소 인 무선 주파수 IC 또는 RFIC입니다. 또 다른 유형의 아날로그 IC는 선형 IC입니다. 이러한 배열의 전압과 전류는 전달하는 신호 범위에서 동일한 비율 (즉, V와 I은 상수 곱셈으로 관련됨) 인자).

혼합 아날로그-디지털 IC 두 가지 유형의 IC의 측면을 모두 포함합니다. 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 또는 그 반대로 변환하는 시스템에서 이러한 혼합 IC. 동일한 칩에 디지털 및 아날로그 구성 요소를 통합하는 전체 개념은 IC 기술보다 훨씬 더 최신입니다. 그 자체. 이 IC는 클록 및 기타 타이밍 장치에도 사용됩니다.

또한 IC는 디지털 대 아날로그 구분과는 별도로 카테고리에 배치 할 수 있습니다.

논리 IC앞서 언급했듯이 이진 데이터 (0 및 1)를 사용하는은 의사 결정이 필요한 시스템에서 사용됩니다. 이것은 그 값에 따라 신호의 통과를 허용하거나 거부하는 회로의 "게이트"를 사용하여 수행됩니다. 이러한 게이트는 주어진 신호 조합이 여러 게이트에서 이벤트의 합계를 기반으로 특정 의도 된 결과를 제공하도록 조립됩니다. n 개의 게이트가있는 논리 IC에서 0과 1의 서로 다른 조합의 수가 2를 n (2^엔), 이러한 IC는 원칙적으로 매우 간단하지만 매우 복잡한 정보를 처리 할 수 ​​있음을 금방 알 수 있습니다.

논리 IC의 신호는 미로를 협상하는 비정상적으로 똑똑한 마우스로 생각할 수 있습니다. 가능한 모든 분기 지점에서 마우스는 열린 문에 들어갈 지 ( "0") 아니면 계속 걸어 갈지 ( "1")를 결정해야합니다. 이 방식에서는 0과 1 값의 적절한 시퀀스 만 미로의 입구에서 출구까지의 경로가됩니다. 다른 모든 조합은 궁극적으로 미로 벽 내에서 막 다른 골목에서 종료됩니다.

스위칭 IC 나중에 자세히 설명하는 트랜지스터를 충분히 사용하십시오. 이름에서 알 수 있듯이 "스위칭 작업"에서 스위치의 일부 또는 회로 용어로 사용됩니다. 전기 스위치에서 전류 또는 이전에 존재하지 않았던 전류의 유입은 스위치를 트리거 할 수 있으며, 이는 그 자체가 두 개 이상을 취할 수있는 주어진 조건의 변화에 ​​지나지 않습니다. 양식. 예를 들어, 일부 선풍기는 낮음, 중간 및 높음 설정이 있습니다. 일부 스위치는 둘 이상의 회로에 참여할 수 있습니다.

타이머 IC 경과 시간을 추적 할 수 있습니다. 분명한 예로는 시간을 명시 적으로 보여주는 디지털 스톱워치가 있지만 다양한 장치는 사용자에게 표시 할 필요가 없거나 디스플레이가 꺼져있을 때에도 백그라운드에서 시간을 추적합니다. 선택 과목; 일상적인 컴퓨터가 한 가지 예이지만, 일부는 위성 입력에 의존하여 필요에 따라 시간을 모니터링하고 조정합니다.

증폭기 IC 오디오와 작동의 두 가지 유형이 있습니다. 오디오 IC는 멋진 사운드 시스템에서 음악을 더 크게 또는 부드럽게 만들거나 TV 세트, 스마트 폰 또는 개인용과 같은 모든 종류의 사운드를 포함하는 장치의 볼륨 컴퓨터. 이들은 전압 변화를 사용하여 사운드 출력을 제어합니다. 작동 IC는 오디오 증폭이 발생한다는 점에서 유사하게 작동하지만 작동 IC에서는 입력과 출력이 모두 전압 인 반면 오디오 IC의 입력은 오디오 자체입니다.

비교기 다소 어색한 이름이 암시하는대로 수행: 여러 지점에서 신호의 동시 입력을 비교하고 각각에 대한 출력 신호를 결정합니다. 이러한 각 진입 점의 출력은 회로의 총 출력을 결정하는 데 적합한 방식으로 추가됩니다. 이들은 로직 IC와 느슨하게 유사하지만 엄격한 예 / 아니오 (이진) 데이터 구성 요소가 없습니다.

IC 유형은 얼마나 통합되어 있는지에 따라 결정될 수 있으며, 이는 대부분 제거 된 부품 수와 거의 동일합니다. (이론적으로 특정 IC에는 추가 구성 요소가 전혀 없습니다. 각각은 주어진 전자 작업을 수행 할 수있는 가장 작은 시스템을 나타냅니다.) 특히 트랜지스터의 수는이 목적에 특히 편리합니다.

한때 항공 공학에서 눈에 띄게 여겨 졌던 소규모 통합은 단일 IC 칩에 수십 개의 트랜지스터를 갖추고 있습니다. 1960 년대에 시작된 중규모 통합은 하나의 칩에 수백 개의 트랜지스터로 구성되며 1970 년대에 시작된 대규모 통합에는 수천 개가 포함됩니다. 약 1980 년에서 2010 년 사이 30 여년 동안 기술의 산물 인 대규모 통합은 동일한 칩에 수백에서 최대 수십억 개의 트랜지스터를 가질 수 있습니다. 초대형 통합에서는 그 수가 항상 백만을 초과합니다. 기술이 계속 확장됨에 따라 IC 세계는 웨이퍼 스케일 통합 (WSI), 시스템 온 칩 (SoC) 및 3 차원 집적 회로 (3D-IC)의 출현을 목격했습니다.

회로 기판을 자세히 보면 거기에 인쇄 된 영숫자 "단어"를 볼 수 있습니다. 이것은 IC 코드, IC 부품 번호 또는 단순히 IC 번호를 포함한 다양한 이름으로 사용됩니다. IC 코드는 IC 제조업체, 적합한 장치 유형, 해당 IC가 속한 시리즈 (많은 자동차도이 규칙을 준수), 회로가 제대로 작동 할 수있는 온도, 정보 및 기타 출력 데이터. 문자 수 측면에서 IC 코드에 대한 고정 된 형식은 없지만, 익숙한 사람은 코드를 여러 부분으로 분리하여 알아야 할 내용을 하나로 모을 수 있습니다. 미국 사회 보장 번호 또는 전화 번호의 대시로 표시되는 것처럼 문자와 숫자 그룹 사이에 공백이 포함되므로이 작업이 더 쉬워집니다.

트랜지스터는 전기 회로의 전류를 높이는 데 사용됩니다. 이것이 발생하는 수단은 다른 논의에서 다루어야하지만 IC에 사용되는 트랜지스터 유형을 BJT라고하며 바이폴라 접합 트랜지스터를 의미합니다. 이것들은 두 가지 기본 구조로 나옵니다. pnp와 npn은 "positive-negative-positive"와 "음성-양성-음성." 트랜지스터는 세 가지 주요 요소로 구성됩니다: 이미 터, 베이스 및 수집기. 트랜지스터의 p 부분과 n 부분 사이의 인터페이스를 np 접합이라고하며 트랜지스터 당 두 개가 있습니다. 베이스가 중간에 있기 때문에베이스-이미 터 및베이스-컬렉터 접합이라고도합니다.

이 유형의 트랜지스터의 활성 영역은 전류 대 전류 그래프의 영역을 나타냅니다. 트랜지스터 내부의 전류를 많이 변화시키지 않고 전압을 크게 올릴 수있는 전압. 바로 앞의 영역은 전압이 증가함에 따라 전류가 급격히 상승하는 포화 영역입니다. 그 바로 너머 영역을 항복 영역이라고하며, 이 영역에서는 전류가 추가 전압에 따라 다시 급격히 상승하고 회로의 용량을 초과합니다.