¿Cómo funcionan los circuitos integrados, físicamente?

¿Cómo funcionan los circuitos integrados, físicamente?

Circuitos integrados se definen como el circuito que comprende elementos que son inseparables e interconectados eléctricamente de tal manera que el CI no se puede separar por motivos de comercio y construcción. Se pueden utilizar innumerables tecnologías para construir dicho circuito. Hoy en día, lo que llamamos IC, originalmente se conocía como circuito integrado monolítico. Se cree que Kilby creó el primer CI en funcionamiento en 1958 y ganó el Premio Nobel de Física en 2000 por su arduo trabajo. El primer comprador de esta invención fue la Fuerza Aérea de EE. UU.

¿Qué es un circuito integrado?

El circuito integrado (IC), a veces llamado chip o microchip, es una oblea semiconductora en la que se fabrican mil o millones de pequeñas resistencias, condensadores y transistores. Un CI puede funcionar como amplificador, oscilador, temporizador, contador, memoria de computadora o microprocesador. Un IC exacto se clasifica como lineal (analógico) o digital, según su aplicación futura. Los circuitos integrados distorsionaron todo eso. La idea fundamental era obtener un circuito completo, con muchos componentes y las conexiones entre ellos, y reconstruir todo en una forma microscópicamente diminuta en la superficie de una pieza de silicio. Fue una idea increíblemente inteligente y ha hecho posible todo tipo de dispositivos 'microelectrónicos' que van desde relojes digitales y calculadoras de bolsillo hasta cohetes y armas para el aterrizaje en la Luna con navegación por satélite incorporada.




¿Cómo se fabrican los circuitos integrados?

¿Cómo construimos un chip de memoria o procesador para una computadora? Todo comienza con un elemento compuesto en bruto como el silicio, que se trata químicamente o se dopa para crearlo y tiene diferentes propiedades eléctricas.



Símbolo de circuito integrado

Símbolo de circuito integrado

Semiconductores de dopaje

Convencionalmente, la gente piensa en equipos que encajan en dos categorías ordenadas: aquellos que permiten que la electricidad fluya a través de ellos con bastante facilidad (conductores) y aquellos que no (aislantes). Los metales constituyen la mayoría de los conductores, mientras que los no metales como los plásticos, la madera y el vidrio son los aislantes. De hecho, los efectos son mucho más complejos que esto, particularmente cuando se trata de definir elementos en el centro de la tabla periódica (en los grupos 14 y 15), en particular silicio y germanio. Por lo general, los aislantes son los elementos que están preparados para desempeñarse más como conductores si les insertamos pequeñas cantidades de impurezas en un procedimiento conocido como dopaje.



Diseño de circuito integrado

Diseño de circuito integrado

Si agrega antimonio al silicio, le proporciona electrones un poco más de los que normalmente incluiría la potencia para conducir la electricidad. El silicio “dopado” de esa manera se llama silicio de tipo n. Cuando agrega boro en lugar de antimonio, elimina algunos de los electrones del silicio, dejando atrás 'huecos' que funcionan como 'electrones negativos', luego, transportan una corriente eléctrica positiva en la forma opuesta. Este tipo de silicio se llama tipo p. Poner áreas de silicio tipo ny tipo p una al lado de la otra para crear uniones en las que los electrones actúan de manera muy atractiva es la forma en que generamos electrónicamente, dispositivos semiconductores como diodos, transistores y memorias.

Dentro de una planta de chips

El procedimiento de fabricación de un circuito integrado comienza con un gran monocristal de silicio, con la forma de una tubería larga y sólida, que se 'corta en rodajas' en delgados discos (del tamaño de un disco compacto) llamados obleas. Las obleas están marcadas en muchas áreas cuadradas o rectangulares idénticas, cada una de las cuales formará un solo chip de silicio (a veces llamado microchip). Luego, se producen miles, millones o miles de millones de aparatos en cada chip dopando áreas diferentes de la superficie para convertirlas en silicio de tipo n o tipo p.




Trabajo de chip interior

Trabajo de chip interior

El dopaje se completa con una multiplicidad de procesos diferentes. En uno de ellos, conocido como pulverización catódica, se disparan iones del material dopante contra la oblea de silicio como las balas de una pistola. Un procedimiento más llamado deposición de vapor implica introducir el material dopante como gas y dejar que se concentre de manera que los átomos de impurezas generen una película delgada en la superficie de la oblea de silicio. El epitaxial de haz molecular es una forma mucho más precisa de la declaración.

Por supuesto, construir circuitos integrados que empaquetan cientos, millones o miles de millones de aparatos en un chip de silicio del tamaño de una uña es un poco más difícil de lo que parece. Imagínese el caos cuando un punto de suciedad podría razonar cuando trabaja en la escala microscópica (o, a veces, incluso en la Nanoscópica). Es por eso que los semiconductores se preparan en ambientes impecables de laboratorio llamados cuartos limpios, donde el aire se filtra escrupulosamente y los empleados tienen que entrar y salir por las esclusas de aire agotando todo tipo de ropa protectora.

Tipos de circuitos integrados

Los diferentes tipos de un circuito integrado que incluye lo siguiente

Circuitos integrados digitales

Este tipo de CI tiene dos niveles definidos: 1 y 0, lo que implica que funcionan en matemáticas binarias en las que 1 representa encendido y 0 apagado. Dichos circuitos integrados se realizan con diligencia ya que contienen más de millones de chanclas, puertas lógicas y todo eso, todo incorporado en un solo chip. Ejemplos de CI digital incluyen microcontroladores y microprocesadores .

Tipos de circuitos integrados

Tipos de circuitos integrados

  • Circuitos integrados lógicos
  • Chips de memoria,
  • IC de interfaz (cambiadores de nivel, serializador / deserializador, etc.)
  • Circuitos integrados de administración de energía
  • Dispositivos programables

Circuitos integrados analógicos

los circuitos integrados analógicos trabaja abordando señales continuas y es capaz de realizar tareas como filtrado, amplificación, demodulación y modulación, etc. Sensores, Los OP-AMP son esencialmente circuitos integrados analógicos .

  • Circuitos integrados lineales
  • Circuitos integrados de RF

Señal mixta

Cuando los circuitos integrados digitales y analógicos se utilizan en un solo chip, el circuito integrado resultante se conoce como circuitos integrados de señal mixta.

  • Circuitos integrados de adquisición de datos (incluidos convertidores A / D, convertidor D / A, potenciómetros digitales)
  • Circuitos integrados de reloj / temporización

Usos de los circuitos integrados

El circuito integrado utiliza un material semiconductor (chips de lectura) como mesa de trabajo y con frecuencia se selecciona silicio para la tarea. Después, componentes eléctricos como diodos, transistores y resistencias, etc. se agregan a este chip en forma minimizada. Los componentes eléctricos están unidos entre sí de tal manera que pueden realizar múltiples tareas y cálculos. El silicio se conoce como oblea en este conjunto.

Aplicaciones de circuitos integrados

Las aplicaciones de un CI incluyen lo siguiente

  • Radar
  • Relojes de pulsera
  • Televisores
  • Fabricantes de jugos
  • PC
  • Procesadores de video
  • Amplificadores de audio
  • Dispositivos de memoria
  • Dispositivos lógicos
  • Frecuencia de radio Codificadores y decodificadores

En este artículo, hemos discutido brevemente sobre el circuito integrado, incluido qué es un circuito integrado, cómo se fabrican los circuitos integrados, etc. Se han utilizado dos tipos de métodos para construir circuitos integrados con la ayuda de un semiconductor de dopaje, dentro de una planta de chips. Hemos tratado los diferentes tipos de circuitos integrados como circuitos integrados digitales, circuitos integrados analógicos y finalmente señales mixtas con ejemplos. Además, también se han discutido los usos de los circuitos integrados y las aplicaciones de los circuitos integrados.

Además, para cualquier consulta sobre este concepto o para implementar los proyectos eléctricos y electrónicos , dé sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para ti, ¿Cuál es la función principal de un CI?