آی سی چیست؟ انواع آی سی و کاربرد آنها

0
124
انواع مدارهای مجتمع برحسب ساخت

حروف اختصاری IC از دو کلمه انگلیسی integrated circuit به معنی مدار مجتمع گرفته شده است، به مجموعه‌ای از مدارات الکترونیکی اطلاق می‌گردد که با استفاده از مواد نیمه رسانا (عموماً سیلیسیو همراه با میزان کنترل شده‌ای ناخالصی) در ابعادی کوچک (معمولاً کمتر از یک cm مربع) ساخته می‌شود.

آی سی‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند:

  • آی سی‌های آنالوگ: این نوع مدارات مجتمع بر مبنای کنترل سیگنال‌های آنالوگ کار می‌کنند مثل آی سی‌های صوتی که در آمپلی‌فایرها استفاده می‌شود.
  • آی سی‌های دیجیتال: مدارات مجتمعی هستند که براساس داده‌های باینری و گیت‌های منطقی همانند گیت AND، گیت OR، گیت NOT، گیت NAND و… عمل می‌کنند و میکرو پروسسورها از این دست از مدارات مجتمع محسوب می‌شوند.
  • آی سی‌های سیگنال مختلط: در پیاده سازی این نوع از مدارات مجتمع از دو تکنولوژی آنالوگ و دیجیتال بصورت همزمان استفاده شده است.

تاریخچه آی سی

آیسی در سال ۱۹۵۹ توسط دانشمندانی از یک شرکت به نام فرچایلد طراحی شد که برای بار اول به صورت یک مدار مجتمع ساده سطحی طراحی شده بود و باعث طراحی ایده اولیه ساخت یک نیمه هادی با این قابلیت در ذهن دانشمندان شد. یک آیسی می‌تواند هر عمل الکترونیکی را انجام دهد و با استفاده از این قطعه، مدارات بسیار ساده‌تر و سریع‌تر ساخته می‌شوند.

مزایای مجتمع سازی یا آی سی
آی سی‌ها باتوجه به ساختار و تکنولوژی ساختشان برای پردازش اطلاعات یا ذخیره‌سازی داده‌ها به کار می‌روند

اندازه آی سی‌ها چقدر است؟

آی سی‌ها همانگونه که از نامشان پیداست واقعاً فشرده و مجتمع هستند و از چند میلیمتر مربع شروع می‌شوند ولی نمی‌توانید آنها را در اندازه‌های چند سانتی‌متری در تعداد بالا ببینید.

آی سی‌ها شامل چه چیزی هستند؟

مدارات مجمتع شامل تعداد زیادی ترانزیستور هستند ولی در برخی از آنها از المان‌های پسیو مثل مقاومت و خازن هم استفاده شده است که در این نوع پیاده‌سازی هم در ریزتراشه‌های پیشرفته‌تر سعی شده بجای مقاومت و خازن از ترانزیستور استفاده شود. مدل‌های این جایگزینی در نهایت به کیفیت بهتر و حجم کمتر می‌انجامد.

موارد استفاده آی سی‌ها چیست؟

آی سی‌ها باتوجه به ساختار و تکنولوژی ساختشان برای پردازش اطلاعات یا ذخیره‌سازی داده‌ها به کار می‌روند.

واحد پردازنده مرکزی رایانه ها (CPU) یکی از مهم ترین مدارات ساخته شده به صورت مجتمع است که میلیاردها ترانزیستور را در سطح کوچکی از نیمه هادی جای داده است.

ریزپردازنده‌ها می توانند میلیاردها عملیات در هر ثانیه بر روی داده‌ها انجام دهند. علاوه بر رایانه، ریزپردازنده‌ها در سیستم‌های بازی‌های ویدیویی، تلویزیون، دوربین و اتومبیل رایج هستند.

مدارهای مجتمع را می‌توان به گونه‌های آنالوگ، دیجیتال، و سیگنال مختلط، تقسیم کرد.

موارد استفاده آی سی‌
مدارهای مجتمع را می‌توان به گونه‌های آنالوگ، دیجیتال، و سیگنال مختلط، تقسیم کرد

مزایای مجتمع سازی

ممکن است بنظر آید که ساخت مدارهای مجتمع شامل تعداد زیادی قطعه به هم متصل شده روی یک بستر si از جنبه‌های فن و اقتصادی مخاطره آمیز خواهد بود. در حالیکه حقیقت این است که روش‌های نوین امکان انجام این کار را به صورت مطمئن و نسبتا کم هزینه فراهم ساخته‌اند، در بیشتر مواقع یک مدار کامل روی تراشه Si را می‌توان بسیار ارزانتر و مطمئن‌تر از یک مدار مشابه با استفاده از قطعات مجزا تولید کرد. دلیل اصلی این امر ساخت صدها مدار مشابه بطور همزمان روی پولک Si است این فرآیند تولید گروهی نامیده می‌شود.

علیرغم پیچیدگی و هزینه بالای مراحل ساخت برای یک پولک تعداد زیادی مدارهای مجتمع بدست آمده هزینه نهایی هر یک را بطور نسبی پایین می‌آورد. Ic امکان افزودن اقتصادی قطعات متعددی را دارا هستند، همچنین اطمینان پذیری نیز بهتر می‌شود زیرا ساخت تمام قطعات و اتصالات داخلی روی یک بستر محکم انجام شده و در نتیجه معایب ناشی از اتصالات سیم کاری به میزان بسیار زیادی کاهش می‌یابد، برخی از مزایای کوچک سازی مربوط به زمان پاسخ و سرعت انتقال یکسان بین مدارها است.

تکنولوژی‌های مورد استفاده در هنگام ساخت مقاومت و IC

فرآیند لایه ضخیم
مقاومت‌ها، الگوهای اتصالات داخلی روی یک بستر سرامیکی به روش سیلک – اسکرین (نوعی توری محافظ و با عبور رنگ در سوراخ‌های باز و بسته توری نقش دلخواه روی هر چه که بخواهیم چاپ می‌شود) یا فرآیند‌های مشابه چاپ می‌شوند خمیرهای مقاومتی و هدایتی متشکل از پودرهای فلزی در شکلی سازمان یافته روی بستر چاپ شده و در یک اجاق حرارت داده می‌شوند یک مزیت این است که می‌توان مقاوت‌ها را در کمتر از مقادیر مشخص شده ساخت و سپس بوسیله سایش یا تبخیر انتخابی توسط یک لیزر پالسی آنها را تنظیم کرده خازن‌های کوچک سرامیکی را می‌توان همراه با مدارهای یکپارچه یا ترانزیستورهای منفرد در جای خود در الگوی اتصالات داخلی متصل کرد.

فرآیند لایه نازک
تکنولوژی لایه نازک از دقت و کوچک سازی بیشتری برخورد بوده و عموما در جایی ترجیح داده می‌شود که فضا اهمیت دارد، الگوهای اتصال بندی و مقاومت‌های لایه – نازک را می‌توان به روش خلا روی یک بستر سرامیکی شیشه‌ای یا لعابی نشاند. ساخت خازنها در روشهای لایه – نازک از طریق نشاندن یک لایه عایق بین دو لایه فلزی بین دو لایه فلزی یا با اکسید کردن سطح یک لایه و سپس نشاندن لایه دوم روی آن صورت می‌گیرد.

انواع مدارهای مجتمع برحسب ساخت
ریزپردازنده‌ها می توانند میلیاردها عملیات در هر ثانیه بر روی داده‌ها انجام دهند

انواع مدارهای مجتمع برحسب ساخت

مدارهای یکپارچه
مدارهای مجتمعی که بطور کامل روی یک تراشه نیمه رسانا (معمولا سیلسیوم) قرار می‌گیرند مدارهای یکپارچه نامیده می‌شود. لازم به ذکر است واژه یکپارچه از لحاظ ادبی به معنای «تک سنگی» بوده و به مفهوم آن است که کل مدار در یک قطعه واحد از نیمه رسانا جا داده می‌شود. یکی از مزیت‌های مدارهای یکپارچه این است که تمام عناصر در یک ساختار منفرد و محکم و با امکان تولید گروهی قرار می‌گیرند یعنی صدها مدار مشابه را می‌توان بطور همزمان روی یک پولک: S ساخت.

مدارهای آمیخته
هر گونه الحاقاتی به نمونه نیمه رسان مانند لایه‌های عایق کننده و الگوهای فلز کاری در سطح تراشه انجام می‌پذیرد. یک مدار آمیخته می‌تواند دارای یک یا چند مدار یکپارچه یا ترانزیستورهای جداگانه باشد که به همراه اتصالات داخلی مناسب به یک بستر با مقاومت‌ها، خازن‌ها و سایر عناصر مداری پیوند شده باشند. مدارهای آمیخته با داشتن عایق عالی بین عناصر امکان استفاده از مقاومت‌ها و خازنهای دقیق را فراهم می‌سازند.

انواع مدارهای مجتمع IC برحسب کاربرد

مدار مجتمع خطی
یک IC خطی عمل تقویت یا سایر اعمال اساسا خطی را روی سیگنال‌ها انجام می‌دهد نمونه‌ای از این مدارهای خطی عبارتند از: تقویت کننده‌های ساده، تقویت کننده‌های عملیاتی و مدارهای مخابراتی قیاسی.

مدار مجتمع دیجیتالی
شامل مدارهای منطقی و حافظه برای کاربرد در کامپیوترها، حسابگرها، زیرپرندازه‌ها و امثال آن می‌باشند. تا به حال بیشترین حجم ICها مربوط به حوزه دیجیتالی و به دلیل نیاز زیاد به این مدارها بوده است. از آنجایی که مدارهای دیجیتالی معمولا فقط به عملکرد «قطع و وصل» ترانزیستورها نیاز دارند شرایط طراحی مدارهای دیجیتالی مجتمع اغلب ساده‌تر از مدارهای خطی است.

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید