集成電路(IC)是21世紀最重要的技術發展。它永遠改變了電子世界,将電子産品的尺寸從冰箱大小縮小到手掌大小,甚至更小。
與早期電子産品中使用的真空管不同,與真空管相比,IC散發的熱量更少,消耗的能量更少。它的可靠性也不是真空管可比的,是非常可靠的。
所以說,IC改變了電子産品的命運。
它降低了電子産品的價格;它還改變了電子設計,從使用分立(獨立)電子元件到混合固态設備,将分立元件與IC相結合。IC非常小,除非借助顯微鏡,否則您無法看到它們之間的連接。因此,IC在我們的電子産品和幾乎所有的控制設備中大量使用。
IC由互連的晶體管、電容器、電阻器、二極管等組成。這些組件與包含在小封裝中的外部連接端子互連。
IC(集成電路)的分類
根據芯片尺寸,IC可分為以下4類:
SSI:小規模集成。每個芯片3–30個門。
MSI:中等規模的集成。每個芯片30–300個門。
LSI:大規模集成。每個芯片300–3,000個門。
VLSI:超大規模集成。每個芯片超過3,000個門。
根據制造它們的方法或技術,IC的類型可以分為三類:
1.薄膜和厚膜IC
2.單片IC
3.混合或多芯片IC
以下是對上述不同類型IC的簡單說明。
Thin and Thick ICs (薄型和厚型IC)在薄膜或厚膜IC中,集成了電阻器、電容器等無源元件,但二極管和晶體管作為單獨的元件連接,形成一個完整的電路。商業生産的薄型和厚型IC僅僅是集成和分立(分離)組件的組合。
厚薄IC除了薄膜沉積的方法不同外,具有相似的特性,相似的外觀。薄膜沉積方法區分薄IC和厚IC。
薄膜IC是通過在玻璃表面或陶瓷基底上沉積導電材料薄膜制成的。通過改變沉積在具有不同電阻率的材料上的薄膜的厚度,可以制造無源電子元件,如電阻器和電容器。
在厚膜IC中,絲印技術用于在陶瓷基闆上創建所需的電路圖案。厚膜IC有時也稱為印刷薄膜。
篩網實際上是由精細的不鏽鋼絲網制成,而鍊接(連接)是具有導電、電阻或介電特性的糊狀物。電路在高溫爐中燒制,以便在印刷後将薄膜熔合到基闆上。
Monolithic ICs (單片IC)在單片IC中,分立元件、有源和無源元件以及它們之間的互連都形成在矽芯片上。monolithic這個詞實際上源自兩個希臘詞“mono”,意思是一個或單個,而Lithos意思是石頭。因此,單片電路是一種内置于單晶中的電路。
DIP(雙列直插式封裝)IC:在電子或微電子方面,雙列直插封裝(DIP或DIL)或雙列直插引腳封裝(DIPP)是具有矩形外殼和兩排平行電連接引腳的電子元件封裝。
單片IC是當今使用的最常見的IC類型。其生産成本低廉且可靠。商業制造的IC用作放大器、穩壓器、AM接收器和計算機電路。然而,盡管單片IC具有所有這些優點和廣闊的應用領域,但它也有局限性。單片IC元件之間的絕緣性較差。它還具有低額定功率、不可能制造絕緣體以及許多其他因素。
Hybrid or Multi chip ICs (混合或多芯片IC)顧名思義,“Multi”,即多個獨立的芯片相互連接。此類IC中包含的有源元件是擴散晶體管或二極管。無源元件是單個芯片上的擴散電阻或電容。
這些組件通過金屬化圖案連接。混合IC廣泛用于5W至50W以上的高功率放大器應用。其性能優于單片IC。
除了以上三種IC,根據信号的不同,IC可分為數字集成電路(數字IC)、模拟集成電路(模拟IC)和混合信号IC。
數字集成電路:數字IC在基本數字系統上工作,即兩個定義的電平,0和1(換句話說,分别為低和高或開和關)。微處理器和微控制器是包含數百萬個觸發器和邏輯門的數字IC的示例。
模拟集成電路:模拟IC通過處理連續信号(即模拟信号)來工作。OP-AMP(運算放大器)、NE 555定時器和傳感器是模拟IC的示例。這些類型的IC用于放大、濾波、調制、解調等。
混合信号IC:混合信号集成電路是一種将數字和模拟IC結合在單個芯片上的IC。
IC的優勢及應用IC與那些通過互連分立元件制成的元件相比具有優勢,其中一些元件尺寸小。它比分立電路小一千倍。它是一體式的(組件和互連位于單個矽芯片上)。它的重量很小。
它的生産成本也很低。它是可靠的,因為沒有焊接接頭。IC消耗很少的能量,并且可以在需要時輕松更換。它可以在非常高的溫度下運行。不同類型的IC廣泛應用于我們的電子設備,如大功率放大器、穩壓器、電視接收器和計算機等。
不同類型IC的限制
盡管IC為我們提供了許多優勢,但它也有局限性,其中一些是:
額定功率有限
它在低電壓下工作
不可能獲得高等級的PNP
運行時會産生噪音
其電阻器和電容器等組件取決于電壓
它很脆弱,即它不能承受粗暴的處理等。
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