מעגלים משולבים מוגדרים כמעגל הכולל אלמנטים שאינם ניתנים להפרדה ומחוברים ביניהם באופן חשמלי באופן שלא ניתן להפריד את ה- IC מטעמי מסחר ובנייה. ניתן להשתמש באינספור טכנולוגיות לבניית מעגל כזה. היום מה שאנו מכנים IC נקרא במקור כמעגל משולב מונוליטי. הוא האמין כי קילבי יצר את ה- IC העובד הראשון בשנת 1958 והוא זכה בפרס נובל לפיזיקה בשנת 2000 על עבודתו הקשה. הקונה הראשון של המצאה זו היה חיל האוויר האמריקני.

“מה הכוונה למהירות הסחף? ”

מהו מעגל משולב?

מעגל משולב (IC), המכונה לפעמים שבב או שבב מיקרו, הוא רקיק מוליך למחצה שעליו מפוברקים אלפי או מיליוני נגדים, קבלים וטרנזיסטורים זעירים. IC יכול להיות פונקציה כמגבר, מתנד, טיימר, מונה, זיכרון מחשב או מעבד. IC מדויק מסווג כליניארי (אנלוגי) או דיגיטלי בהתאם ליישום העתידי שלו. מעגלים משולבים עיוותו את כל זה. הרעיון הבסיסי היה להשיג מעגל שלם, עם הרבה רכיבים והחיבורים ביניהם, ולבנות מחדש את כל העניין בצורה זעירה מיקרוסקופית על פני פיסת סיליקון. זה היה רעיון חכם להפליא והוא איפשר כל מיני גאדג'טים 'מיקרו-אלקטרוניים' החל משעונים דיגיטליים ומחשבוני כיס ועד רקטות ונחיתה של ירח עם ניווט לוויני מובנה.

כיצד מייצרים מעגלים משולבים?

איך נבנה שבב זיכרון או מעבד למחשב? הכל מתחיל באלמנט תרכובת גולמי כמו סיליקון, שמטופל כימית או מסומם כדי ליצור אותו ויש לו תכונות חשמליות שונות.

סמל מעגל משולב

סימום מוליכים למחצה

באופן קונבנציונלי, אנשים חושבים על ציוד שמתאים לשתי קטגוריות מסודרות: כאלה שמאפשרות לזרום באמצעותן די בקלות (מוליכים) ואלה שלא (מבודדים). מתכות מהוות את רוב המוליכים, בעוד שאינם מתכות כגון פלסטיק, עץ וזכוכית הם המבודדים. למעשה, ההשפעות מורכבות הרבה יותר מכך, במיוחד כשמדובר בהגדרת יסודות במרכז הטבלה המחזורית (בקבוצות 14 ו -15), בעיקר סיליקון וגרמניום. בדרך כלל, מבודדים הם האלמנטים שמוכנים לבצע יותר כמו מוליכים אם אנו מכניסים אליהם כמויות קטנות של זיהומים בהליך המכונה סימום.

עיצוב מעגלים משולבים

אם אתה מוסיף אנטימון לסיליקון, אתה מספק לו מעט אלקטרונים נוספים מכפי שהוא בדרך כלל יכלול כוח להוביל חשמל. סיליקון 'מסומם' בדרך זו נקרא סיליקון מסוג n. כשאתה מוסיף בורון במקום אנטימון, אתה מוריד חלק מהאלקטרונים של הסיליקון, ומשאיר אחריו 'חורים' שפועלים כ'אלקטרונים שליליים ', הבא, מעביר זרם חשמלי חיובי בצורה הפוכה. סוג כזה של סיליקון נקרא p- סוג. הצבת אזורים של סיליקון מסוג n ו- p זה לצד זה כדי ליצור צמתים שבהם האלקטרונים פועלים בדרכים אטרקטיביות ביותר היא הדרך בה אנו מייצרים אלקטרונית, התקני מוליכים למחצה כמו דיודות, טרנזיסטורים וזיכרונות.

בתוך צמח שבבים

הליך ייצור המעגל המשולב מתחיל בגביש יחיד יחיד של סיליקון, בצורת צינור מוצק ארוך, שהוא 'פרוס סלמי' לדיסקים דקים (בערך בגודל של דיסק קומפקטי) הנקראים ופלים. הוופלים מסומנים בהרבה אזורים מרובעים או מלבניים זהים, שכל אחד מהם יבנה שבב סיליקון יחיד (המכונה לפעמים שבב מיקרו). אלפים, מיליונים או מיליארדי מכשירים מיוצרים לאחר מכן על כל שבב על ידי סימום של אזורים שונים על פני השטח כדי להפוך אותם לסיליקון מסוג n או מסוג p.

בתוך שבב עובד

“כיצד פועלים נוריות rgb ”

סימום מושלם על ידי ריבוי תהליכים שונים. באחד מהם, המכונה מקרטע, יונים מחומר הסמים נורים לעבר רקיק הסיליקון ממש כמו קליעים מאקדח. הליך אחד נוסף הנקרא תצהיר אדים כולל החדרת חומר הסמים כגז והענקתו להתרכז כך שאטומי הטומאה מייצרים סרט דק על פני רקיק הסיליקון. אפיטקסיאלי של קרן מולקולרית הוא צורה הרבה יותר מדויקת של ההצהרה.

כמובן שמעגלים משולבים בבניין שמארזים מאות, מיליונים או מיליארדי מכשירים על שבב סיליקון בגודל ציפורניים הם קצת יותר קשים ממה שזה נשמע. דמיין את התוהו ובוהו כאשר נקודת לכלוך יכולה לנמק כשאתה עובד בסולם המיקרוסקופי (או לפעמים אפילו בסדר הננוסקופי). זו הסיבה שמוליכים למחצה מוכנים בסביבות מעבדה נקיות, הנקראות חדרים נקיים, שם האוויר מסונן בקפדנות ועובדים צריכים לעבור פנימה והחוצה דרך מנעולי אוויר המתישים כל מיני בגדי הגנה.

סוגי מעגלים משולבים

הסוגים השונים של מעגל משולב הכולל את הדברים הבאים

מעגלים משולבים דיגיטליים

סוג זה של IC כולל שתי רמות מוגדרות: 1 ו- 0, מה שמרמז על כך שהם עובדים על מתמטיקה בינארית שבה 1 עומד על on ו- 0 עומד על off. מכשירי IC כאלה מתבצעים בחריצות מכיוון שהם מכילים יותר ממיליוני כפכפים, שערים לוגיים ומה לא, הכל משולב בשבב יחיד. דוגמאות ל IC דיגיטלי כוללות מיקרו-בקרים ומיקרו-מעבדים .

סוגי מעגלים משולבים

“כיצד לייצר מחולל חמצן ”

ICs לוגיקה
שבבי זיכרון,
ממשקי IC (משמרות רמה, סידורי / דה-סידור, וכו ')
ICs ניהול צריכת חשמל
התקנים ניתנים לתכנות

מעגלים משולבים אנלוגיים

ה מעגלים משולבים אנלוגיים עובד על ידי התמודדות עם אותות רציפים ומסוגל לבצע משימות כגון סינון, הגברה, הדמולציה ואפנון וכו 'חיישנים, מכשירי ה- OP-AMP הם למעשה ICs אנלוגיים .

ICs לינאריות
מכשירי RF

אות מעורב

כאשר משתמשים ב- IC הדיגיטלי והאנלוגי על שבב יחיד, ה- IC שהתקבל מכונה מעגלים משולבים עם אות מעורב.

ICs לרכישת נתונים (כולל ממירי A / D, ממיר D / A, פוטנציומטרים דיגיטליים)
ICs שעון / תזמון

שימושים במעגלים משולבים

המעגל המשולב משתמש בחומר מוליך למחצה (שבבי קריאה) כשולחן העבודה ולעיתים קרובות נבחר סיליקון למשימה. לאחר מכן, רכיבים חשמליים כגון דיודות, טרנזיסטורים ונגדים וכו 'מתווספים לשבב זה בצורה ממוזערת. רכיבים חשמליים מחוברים בצורה כזו שהם מסוגלים לבצע משימות וחישובים מרובים. הסיליקון מכונה רקיק בהרכבה זו.

יישומים של מעגלים משולבים

היישומים של מכשירי IC כוללים את הדברים הבאים

מכ'ם
שעוני יד
טלוויזיות
יצרני מיצים
PC
מעבדי וידאו
מגברי שמע
התקני זיכרון
מכשירי לוגיקה
תדר רדיו מקודדים ומפענחים

במאמר זה דנו בקצרה על המעגל המשולב, כולל מהו מעגל משולב, אופן יצירת מעגלים משולבים וכן הלאה. שני סוגים של שיטות שימשו לבניית מעגלים משולבים בעזרת מוליך למחצה לסמים, בתוך מפעל שבבים. עסקנו בסוגים שונים של מעגלים משולבים כמו מעגלים משולבים דיגיטליים, מעגלים משולבים אנלוגיים ולבסוף שילבנו אותות עם דוגמאות. בנוסף נדונו גם שימושים במעגל משולב ויישומים של מעגלים משולבים.

יתר על כן, לכל שאלה בנוגע למושג זה או ליישום פרויקטים של חשמל ואלקטרוניקה אנא הוסף את הצעותיך החשובות על ידי תגובה בקטע התגובות למטה. הנה שאלה בשבילך, מה הפונקציה העיקרית של IC?