集成电路(IC)是21世纪最重要的技术发展。它永远改变了电子世界,将电子产品的尺寸从冰箱大小缩小到手掌大小,甚至更小。
与早期电子产品中使用的真空管不同,与真空管相比,IC散发的热量更少,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。
所以说,IC改变了电子产品的命运。
它降低了电子产品的价格;它还改变了电子设计,从使用分立(独立)电子元件到混合固态设备,将分立元件与IC相结合。IC非常小,除非借助显微镜,否则您无法看到它们之间的连接。因此,IC在我们的电子产品和几乎所有的控制设备中大量使用。
IC由互连的晶体管、电容器、电阻器、二极管等组成。这些组件与包含在小封装中的外部连接端子互连。
IC(集成电路)的分类根据芯片尺寸,IC可分为以下4类:
SSI:小规模集成。每个芯片3–30个门。
MSI:中等规模的集成。每个芯片30–300个门。
LSI:大规模集成。每个芯片300–3,000个门。
VLSI:超大规模集成。每个芯片超过3,000个门。
根据制造它们的方法或技术,IC的类型可以分为三类:
1.薄膜和厚膜IC
2.单片IC
3.混合或多芯片IC
以下是对上述不同类型IC的简单说明。
Thin and Thick ICs (薄型和厚型IC)在薄膜或厚膜IC中,集成了电阻器、电容器等无源元件,但二极管和晶体管作为单独的元件连接,形成一个完整的电路。商业生产的薄型和厚型IC仅仅是集成和分立(分离)组件的组合。
厚薄IC除了薄膜沉积的方法不同外,具有相似的特性,相似的外观。薄膜沉积方法区分薄IC和厚IC。
薄膜IC是通过在玻璃表面或陶瓷基底上沉积导电材料薄膜制成的。通过改变沉积在具有不同电阻率的材料上的薄膜的厚度,可以制造无源电子元件,如电阻器和电容器。
在厚膜IC中,丝印技术用于在陶瓷基板上创建所需的电路图案。厚膜IC有时也称为印刷薄膜。
筛网实际上是由精细的不锈钢丝网制成,而链接(连接)是具有导电、电阻或介电特性的糊状物。电路在高温炉中烧制,以便在印刷后将薄膜熔合到基板上。
Monolithic ICs (单片IC)在单片IC中,分立元件、有源和无源元件以及它们之间的互连都形成在硅芯片上。monolithic这个词实际上源自两个希腊词“mono”,意思是一个或单个,而Lithos意思是石头。因此,单片电路是一种内置于单晶中的电路。
DIP(双列直插式封装)IC:在电子或微电子方面,双列直插封装(DIP或DIL)或双列直插引脚封装(DIPP)是具有矩形外壳和两排平行电连接引脚的电子元件封装。
单片IC是当今使用的最常见的IC类型。其生产成本低廉且可靠。商业制造的IC用作放大器、稳压器、AM接收器和计算机电路。然而,尽管单片IC具有所有这些优点和广阔的应用领域,但它也有局限性。单片IC元件之间的绝缘性较差。它还具有低额定功率、不可能制造绝缘体以及许多其他因素。
Hybrid or Multi chip ICs (混合或多芯片IC)顾名思义,“Multi”,即多个独立的芯片相互连接。此类IC中包含的有源元件是扩散晶体管或二极管。无源元件是单个芯片上的扩散电阻或电容。
这些组件通过金属化图案连接。混合IC广泛用于5W至50W以上的高功率放大器应用。其性能优于单片IC。
除了以上三种IC,根据信号的不同,IC可分为数字集成电路(数字IC)、模拟集成电路(模拟IC)和混合信号IC。
数字集成电路:数字IC在基本数字系统上工作,即两个定义的电平,0和1(换句话说,分别为低和高或开和关)。微处理器和微控制器是包含数百万个触发器和逻辑门的数字IC的示例。
模拟集成电路:模拟IC通过处理连续信号(即模拟信号)来工作。OP-AMP(运算放大器)、NE 555定时器和传感器是模拟IC的示例。这些类型的IC用于放大、滤波、调制、解调等。
混合信号IC:混合信号集成电路是一种将数字和模拟IC结合在单个芯片上的IC。
IC的优势及应用IC与那些通过互连分立元件制成的元件相比具有优势,其中一些元件尺寸小。它比分立电路小一千倍。它是一体式的(组件和互连位于单个硅芯片上)。它的重量很小。
它的生产成本也很低。它是可靠的,因为没有焊接接头。IC消耗很少的能量,并且可以在需要时轻松更换。它可以在非常高的温度下运行。不同类型的IC广泛应用于我们的电子设备,如大功率放大器、稳压器、电视接收器和计算机等。
不同类型IC的限制尽管IC为我们提供了许多优势,但它也有局限性,其中一些是:
额定功率有限
它在低电压下工作
不可能获得高等级的PNP
运行时会产生噪音
其电阻器和电容器等组件取决于电压
它很脆弱,即它不能承受粗暴的处理等。