Integrirani krug

Integrirani krug (IC) , također nazvan mikroelektronski sklop , mikročip , ili čip , skupština elektronički komponente, izrađene kao jedna cjelina, u kojima su minijaturni aktivni uređaji (npr. tranzistori i diode) i pasivni uređaji (npr. kondenzatori i otpornici) i njihove međusobne veze izgrađene su na tankoj podlozi od poluvodičkog materijala (obično silicija). Rezultirajući sklop je prema tome mali monolitni čip, koji može biti mali samo nekoliko kvadratnih centimetara ili samo nekoliko četvornih milimetara. Pojedinačne komponente kruga uglavnom su mikroskopske veličine.

integrirani krug

integrirani krug Tipični integrirani krug, prikazan na noktu. Charles Falco / Istraživači fotografija



Integriran sklopovi imaju svoje podrijetlo u izumu tranzistor 1947. William B. Shockley i njegov tim u laboratorijima Bell American Telephone and Telegraph Company. Shockleyev tim (uključujući John Bardeen i Walter H. Brattain) otkrio je da će u pravim okolnostima elektroni stvoriti barijeru na površini određenih kristali , i naučili su kontrolirati protok električne energije kroz kristal manipuliranjem ovom zaprekom. Kontrola protoka elektrona kroz kristal omogućila je timu da stvori uređaj koji bi mogao izvoditi određene električne operacije, poput pojačanja signala, koje su prethodno radile vakuumske cijevi. Ovaj su uređaj nazvali tranzistor, iz kombinacije riječi prijenos i otpornik . Proučavanje metoda stvaranja elektroničkih uređaja pomoću čvrstih materijala postalo je poznato kao solid-state elektronika . Solid-state uređaji pokazali su se mnogo čvršćima, lakšima za rad, pouzdanijima, mnogo manjima i jeftinijima od vakuumskih cijevi. Koristeći iste principe i materijale, inženjeri su ubrzo naučili stvarati druge električne komponente, poput otpornika i kondenzatora. Sad kad su električni uređaji mogli biti tako mali, najveći dio kruga bilo je neugodno ožičenje između uređaja.



tranzistor

tranzistor Prvi tranzistor, koji su izumili američki fizičari John Bardeen, Walter H. Brattain i William B. Shockley. Windell Oskay, www.evilmadscientist.com (CC BY 2.0)

Poznavati rad ICL 2966 računala s integriranim krugom

Upoznajte funkcioniranje ICL 2966 glavnog računala s integriranim krugom Saznajte više o ICL 2966, glavnom računalu koje koristi tehnologiju integriranih sklopova, napravljeno u Ujedinjenom Kraljevstvu 1980-ih. Otvoreno sveučilište (izdavački partner Britannice) Pogledajte sve videozapise za ovaj članak



1958. Jack Kilby iz Texas Instruments, Inc. i Robert Noyce iz tvrtke Fairchild Semiconductor Corporation neovisno su smislili način za daljnje smanjenje kruga. Polagali su vrlo tanke metalne staze (obično aluminij ili bakar) izravno na isti komad materijala kao i njihovi uređaji. Te su malene staze djelovale kao žice. Ovom tehnikom cijeli se krug mogao integrirati na jedan komad čvrstog materijala i tako stvoreni integrirani krug (IC). IC-ovi mogu sadržavati stotine tisuća pojedinačnih tranzistora na jednom komadu materijala veličine zrna graška. Rad s toliko vakuumskih cijevi bio bi nestvarno neugodan i skup. Izum integriranih sklopova stvorio je tehnologije informacijskog doba izvedivo . IC se danas intenzivno koriste u svim sferama života, od automobila do tostera do vožnje u zabavnom parku.

Osnovni tipovi IC

Analogni nasuprot digitalnih sklopova

Analog , ili linearni, krugovi obično koriste samo nekoliko komponenata i tako su neke od najjednostavnijih vrsta IC-a. Općenito su analogni krugovi povezani s uređajima koji prikupljaju signale s okoliš ili poslati signale natrag u okoliš. Na primjer, mikrofon pretvara fluktuirajuće vokalne zvukove u električni signal različitog napona. Analogni sklop tada modificira signal na neki koristan način - poput pojačavanja ili filtriranja neželjenih šuma. Takav signal tada bi se mogao vratiti na zvučnik, koji bi reproducirao tonove koje je izvorno pokupio mikrofon. Sljedeća tipična upotreba analognog sklopa je upravljanje nekim uređajem kao odgovor na stalne promjene u okolini. Na primjer, temperaturni senzor šalje različit signal termostatu, koji se može programirati za uključivanje i isključivanje klima uređaja, grijalice ili pećnice nakon što signal dosegne određenu vrijednost.

je klavir gudački instrument

S druge strane, digitalni sklop dizajniran je da prihvaća samo napone određenih zadanih vrijednosti. Krug koji koristi samo dva stanja poznat je kao binarni krug. Dizajn kruga s binarnim veličinama, uključenim i isključenim koji predstavljaju 1 i 0 (tj. Točno i netačno), koristi logiku logičke algebre. (Aritmetika se također izvodi u binarnom brojevnom sustavu koji koristi logičku algebru.) Ti se osnovni elementi kombiniraju u dizajnu IC-a za digitalna računala i pripadajuće uređaje kako bi izvršili željene funkcije.



logički sklop

logički sklop Različite kombinacije logičkih sklopova. Encyclopædia Britannica, Inc.