Tipuri de Circuite Integrate

Ce sunt Circuitele Integrate?

Circuitele integrate sunt un subiect foarte special și important pentru electronica digitală. Electronica digitală este legată de 0 și 1. Folosind doar 0 și 1, fiecare formă de undă analogică este reprezentată digital.

Definiția simplă a circuitului integrat este un circuit electronic miniatural, cu cost redus, care constă atât din elemente active, cât și pasive, fabricate pe un singur cristal de siliciu. Circuitul integrat este realizat din material semiconductor.

Tipuri de Circuite Integrate

Există trei tipuri majore de circuite integrate, care sunt:

• Circuit Integrat Digital
• Circuit Integrat Analogic
• Circuit Integrat Mixt

Circuitele integrate sunt împărțite în continuare pe baza mai multor parametri. Aceștia sunt:

1. Pe baza aplicației.
2. Pe baza tehnologiei.
3. Pe baza nivelului de integrare.

Circuit Integrat Digital

Abordarea de proiectare digitală este utilizată pentru a crea diferite circuite integrate (CI) care sunt utilizate în memoriile computerelor, cum ar fi RAM, ROM și, de asemenea, în microprocesoare. Această abordare de proiectare îmbunătățește atât densitatea circuitului, cât și eficiența generală. CI-urile create folosind această abordare vor funcționa cu date de intrare binare.

Proiectarea circuitelor integrate digitale este prezentată mai jos.

Circuit Integrat Analogic

Proiectarea analogică se referă la procesul de creare a circuitelor integrate (CI) care pot gestiona semnale continue ce pot fi utilizate în multe funcții, cum ar fi amplificarea, filtrarea, reglarea și oscilația. CI-urile digitale vor procesa doar două intrări, dar CI-urile analogice vor avea o gamă diferită de niveluri de tensiune.

Proiectare Mixtă

În această abordare, CI-urile vor avea atât principii de proiectare analogice, cât și digitale pe un singur cip. Această integrare va permite CI-urilor mixte să proceseze atât semnale analogice, cât și digitale, ceea ce le va face mai utilizate pentru aplicațiile precum interfațarea între domeniile analogic și digital.

Pe Baza Aplicațiilor

Există două tipuri de circuite integrate pe baza aplicației. Acestea sunt:

1. Circuite integrate liniare: Circuitele integrate liniare au un număr infinit de stări continue de intrare și ieșire. Circuitele integrate liniare sunt din nou împărțite în:

• De uz general: Exemple: IC555
• De uz special: Exemple: LM380 pentru amplificare audio

2. Circuite integrate digitale: Circuitele integrate digitale au un număr finit de stări discrete de intrare și ieșire.

Pe Baza Tehnologiei

Diagrama fluxului circuitului integrat pe baza tehnologiei este prezentată mai jos.

Tipuri de Circuite Integrate

Există două tipuri de circuite integrate pe baza tehnologiei. Acestea sunt:

1. Tehnologie monolitică: Circuitele monolitice acționează ca circuite complete proiectate pe o singură bucată de siliciu sau orice semiconductor. Exemple: Amplificator operațional IC741.

Există două tipuri de tehnologie monolitică. Acestea sunt:

• Bipolară: În familiile logice bipolare saturate, tranzistorii bipolari sunt utilizați ca dispozitiv principal. Este utilizat ca un comutator și funcționează în regiunea de saturație sau de tăiere. TTL este un exemplu de logică bipolară saturată. Tranzistorii bipolari nu sunt conduși în saturație puternică. Acest lucru crește viteza de funcționare. Deci, CI-urile bipolare nesaturate, cum ar fi Schottky TTL și ECL, sunt comparate cu TTL. Din nou, bipolar este împărțit în două tipuri. Acestea sunt:
  • Izolare prin joncțiune PN
  • Izolare dielectrică
• Unipolară: Familia MOS fabrică tranzistori cu efect de câmp MOS (MOSFET). În categoria MOS există trei familii logice, și anume PMOS, NMOS, CMOS. PMOS este cel mai vechi și cel mai lent tip, NMOS este utilizat pentru domeniul LSI (Integrare la Scară Largă) pentru microprocesoare și memorii. CMOS – care utilizează un aranjament push-pull de MOSFET-uri cu canal n și canal p – este utilizat pe scară largă acolo unde este necesar un consum redus de energie, cum ar fi în calculatoarele de buzunar. Unipolar este din nou împărțit în două tipuri. Acestea sunt:
  • FET
  • UJT

2. Tehnologie hibridă: Tehnologia hibridă are un substrat ceramic care poartă mai multe cipuri de siliciu. Poate utiliza, de asemenea, tehnologie mixtă, cum ar fi cipuri GaAs împreună cu cipuri de siliciu.

Pe Baza Nivelului de Integrare

Există cinci tipuri de niveluri de integrare. Acestea sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Dimensiunile circuitului integrat pe baza nivelului de integrare:

Integrare la Scară Mică (SSI)

• Pentru integrarea la scară mică, lungimea ar trebui să fie de 1mm
• Pentru integrarea la scară mică, lățimea ar trebui să fie de 1mm
• Pentru integrarea la scară mică, înălțimea ar trebui să fie de 0.5mm

Integrare la Scară Medie (MSI)

• Pentru integrarea la scară medie, lungimea ar trebui să fie de 4mm
• Pentru integrarea la scară medie, lățimea ar trebui să fie de 4mm
• Pentru integrarea la scară medie, înălțimea ar trebui să fie de 0.5mm

Integrare la Scară Largă (LSI)

• Pentru integrarea la scară largă, lungimea ar trebui să fie de 10mm
• Pentru integrarea la scară largă, lățimea ar trebui să fie de 10mm
• Pentru integrarea la scară largă, înălțimea ar trebui să fie de 0.5mm

Integrare la Scară Foarte Largă (VLSI)

• Pentru integrarea la scară foarte largă, lungimea ar trebui să fie de 10mm
• Pentru integrarea la scară foarte largă, lățimea ar trebui să fie de 10mm
• Pentru integrarea la scară foarte largă, înălțimea ar trebui să fie de 0.5mm

Integrare la Scară Ultra Largă (ULSI)

• Pentru integrarea la scară ultra largă, lungimea ar trebui să fie de 10mm
• Pentru integrarea la scară ultra largă, lățimea ar trebui să fie de 10mm
• Pentru integrarea la scară ultra largă, înălțimea ar trebui să fie de 0.5mm

Familii Logice Digitale în Circuitele Integrate

1. TTL: TTL înseamnă Transistor-Transistor Logic. În logica tranzistor-tranzistor, porțile logice sunt construite în jurul tranzistorilor, motiv pentru care se numește TTL. Poarta de bază în circuitul TTL este poarta NAND. Există multe tipuri de familii TTL. Acestea sunt:

• TTL Standard.
• TTL de Viteză.
• TTL de Putere Redusă.
• TTL Schottky.
• TTL Schottky de Putere Redusă.
• TTL Schottky Avansat.
• TTL Schottky Avansat de Putere Redusă.
• Schottky Rapid.

2. ECL: ECL înseamnă Emitter Coupled Logic (Logică cu Cuplaj Emitor). În această familie logică digitală, emitorii tranzistorilor sunt cuplați și, de asemenea, acei tranzistori sunt operați în regiuni mai active decât regiunile de saturație. Porțile de bază în circuitul ECL sunt porțile OR și NOR.

3. MOS: MOS înseamnă Metal Oxide Semiconductor (Semiconductor cu Oxid Metalic). Această familie logică digitală este proiectată mai simplu, cu putere redusă. Poarta de bază în circuitul MOS este poarta NAND. Există două tipuri de circuite MOS. Acestea sunt:

• NMOS: În NMOS, există un număr mai mare de zone de tip n decât de tip p.
• PMOS: În PMOS, există un număr mai mare de zone de tip p decât de tip n.

4. CMOS

CMOS înseamnă Complementary metal-oxide-semiconductor (Semiconductor complementar cu oxid metalic). În CMOS, porțile de bază sunt NOR și NAND. CMOS este proiectat cu o combinație de PMOS și NMOS. Există câteva tipuri de CMOS. Acestea sunt:

• CMOS Static
• Pseudo-nMOS

Avantajele Circuitului Integrat

• Circuitul integrat consumă foarte puțină energie.
• Circuitul integrat are o fiabilitate ridicată.
• Circuitul integrat este disponibil la un cost redus.
• Circuitul integrat funcționează la viteză mare.

Dezavantajele Circuitului Integrat

• Transformatoarele și inductanțele nu au conceptul de circuit integrat.
• Dacă o componentă a circuitului integrat cedează, atunci întregul circuit este înlocuit.
• Circuitele integrate nu sunt flexibile.

Aplicațiile Circuitului Integrat

• În dispozitivele de memorie, se utilizează circuitul integrat.
• În microunde, se utilizează conceptul de circuit integrat.
• În senzorii de temperatură, se utilizează conceptul de circuit integrat.
• În temporizatoare și contoare, se utilizează circuitul integrat.

Concluzie

În acest articol am parcurs tipurile de circuite integrate, am analizat în detaliu fiecare tip de circuit integrat și am văzut, de asemenea, avantajele, dezavantajele și aplicațiile circuitului integrat.