集成电路是如何工作的？

集成电路是如何工作的？

集成电路被定义为包括不可分离和电互连的元件的电路，这使得出于商业和构造的原因不能将IC分离。可以使用多种技术来构建这样的电路。今天，我们所谓的IC，最初被称为单片集成电路。据信，基尔比（Kilby）早在1958年就创建了第一个工作的集成电路，并因他的辛勤工作而获得2000年诺贝尔物理学奖。本发明的第一个购买者是美国空军。

什么是集成电路？

集成电路（IC），有时也称为芯片或微芯片，是一种半导体晶圆，在其上制造了成千上万的微型电阻器，电容器和晶体管。IC可以用作放大器，振荡器，计时器，计数器，计算机存储器或微处理器。不同的IC取决于其未来的应用，分为线性（模拟）或数字。基本思想是获得一个完整的电路，其中包含许多组件以及它们之间的连接，并在一块硅的表面上以微观上的微小形式重建整个电路。这是一个非常聪明的主意，它使各种“微电子”小工具成为可能，从数字手表和袖珍计算器到带有内置卫星导航的登月火箭和武器。

集成电路是如何制成的？

我们如何为计算机构建内存或处理器芯片？一切都始于诸如硅之类的原始化合物元素，该元素经过化学处理或掺杂以产生它，并且具有不同的电性能。

集成电路符号

掺杂半导体

通常，人们一般将器件分为两类：那些使电流很容易流过的设备（导体）和不允许电流通过的设备（绝缘体）。金属构成了大多数导体，而塑料，木材和玻璃等非金属则是绝缘体。实际上，远不止于此，特别是在元素周期表中心（第14和15组）中定义元素时，尤其是硅和锗。通常，如果我们在称为掺杂的过程中向其插入少量杂质，则绝缘体就是准备表现得更像导体的元件。

集成电路设计

如果将锑掺杂到硅中，则向其提供的电子比通常导体的电子要少一些。以这种方式“掺杂”的硅称为n型硅。当您添加硼而不是锑时，会带走硅中的一些电子，留下作为“负电子”的“空穴”。接下来，以相反的方式传输正电流。这种类型的硅称为p型。并排放置n型和p型硅区域以形成结，其中电子以非常有吸引力的方式起作用，这是我们以电子方式产生半导体器件（如二极管，晶体管和存储器）的方式。

芯片厂内

集成电路的制造过程始于大的单晶硅，其形状像一条长的实心管，然后将切成称为晶圆的薄盘（约等于光盘的大小）。晶圆在许多相同的正方形或矩形区域中进行了标记，每个区域将构成一个硅芯片（有时称为微芯片）。然后，通过掺杂表面的不同区域以将它们转变为n型或p型硅，在每个芯片上生产成千上万的设备。

掺杂是通过许多不同的过程完成的。在其中一种称为溅射的方法中，掺杂材料的离子像从枪中发射出的子弹一样向硅片发射。称为气相沉积的另一种过程涉及将掺杂材料作为气体引入并使其浓缩，以使杂质原子在硅晶片的表面上产生薄膜。分子束外延是陈述的一种更准确的形式。

当然，将成千上万，数百万或数十亿个设备封装到指甲大小的硅芯片上的建筑集成电路比听起来要难得多。想象一下，当您在微观（或什至有时甚至是纳米）尺度下工作时，可能由于一点脏物而引起的混乱。这就是为什么要在称为洁净室的一尘不染的实验室环境中制备半导体的原因，在这种环境中，空气被严格过滤，员工必须通过排空闸门进出各种防护服。

集成电路类型

包括以下类型的集成电路的不同类型

数字集成电路

这种IC具有两个定义的级别：1和0，表示它们在二进制数学上工作，其中1表示接通，0表示断开。这些IC包含数以百万计的触发器，逻辑门和其他所有部件，因此都用心地完成，它们都集成在单个芯片中。数字IC的示例包括微控制器和微处理器。

集成电路类型：

逻辑集成电路

内存芯片

接口IC（电平转换器，串行器/解串器等）

电源管理IC

可编程设备

模拟集成电路

模拟集成电路的工作原理是解决连续信号，并且能够执行任务，诸如滤波，放大，解调和调制等传感器，OP-AMP的基本上是模拟IC。

线性IC

射频集成电路

混合信号

在单个芯片上使用数字和模拟IC时；最终的IC被称为混合信号集成电路。

数据采集IC（包括A / D转换器，D / A转换器，数字电位计）

时钟/定时IC

集成电路的用途

集成电路使用半导体材料（读取芯片）作为衬底，并且经常选择硅。之后，将诸如二极管，晶体管和电阻器等电气组件以最小化形式添加到该芯片中。电气组件以能够执行多个任务和计算的方式连接在一起。在该组件中，硅被称为晶圆。

集成电路的应用

IC的应用包括以下内容

雷达

手表

电视机

果汁机

个人电脑

视频处理器

音频放大器

存储设备

逻辑设备

射频编码器和解码器

在本文中，我们简要讨论了集成电路，包括什么是集成电路，如何制作集成电路等。在芯片厂内部，借助于掺杂半导体，已经使用了两种方法来构建集成电路。我们已经处理了各种类型的集成电路，例如数字集成电路，模拟集成电路以及最终的混合信号示例。