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集成电路基础:IC的类型有哪些?

更新时间: 2020-09-14
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在过去的电路中,我们常常将双极结型晶体管、二极管和场效应晶体管,这些电路中常用的电子组件与所需的电阻器和电容器互连,这种类型的电路称为分立电路,因为每个组件都可以根据需要与电路分离。现在,存在一种生产电子电路的新趋势,在半导体晶片上集成许多二极管、晶体管和电容器,我们称为集成电路(IC)。

由于集成在半导体晶片上的这种类型的电子电路中的组件不可分离,因此该电路通常称为集成电路。IC也被普遍称为芯片或微芯片。

自从制造以来,我们已经能够安装到IC中的晶体管数量迅速增加,大约每两年增加一倍。这种现象被称为摩尔定律,通常被用来解释过去50年技术的指数增长。

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一、集成电路史

该技术是由美国德州仪器(TI)的杰克·基尔比(Jack Kilby)和美国飞兆半导体公司(Fairchild Semiconductor USA)的罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)于1950年发明的。美国空军是这项新发明的第一位顾客。2000年,杰克·基尔比(Jack Kilby)凭借微型电子电路获得了诺贝尔物理学奖。

在Kilby展示其IC设计一年半之后,Fairchild Semiconductor Limited的Robert Noyce提出了自己的集成电路。他的模型解决了Kilby装置存在的许多实际问题。该模型由硅制成,而Kilby的材料则由锗制成。Jack Kilby和Robert Noyce都因在集成电路方面的工作而获得了专利。经过数年的法律纠纷,两家公司明智地决定交叉许可其技术,并创造了巨大的全球市场。

二、集成电路类型(IC)

集成电路主要有两种类型:数字IC或模拟IC。下面将详细讨论这些类型的IC。

1.模拟IC

在这种类型的IC中,输入和输出两个信号都是连续的。输出信号电平取决于输入信号电平,并且输出信号电平是输入信号电平的线性函数。线性IC或模拟IC最常用作音频放大器和射频放大器。运算放大器,稳压器,比较器和计时器也是线性IC或模拟IC 的知名示例。

2.数字IC

数字IC通常用于许多电子项目,典型的数字IC是逻辑门,例如与门、或门、非门、异或门、触发器、计数器。微处理器也是数字IC的另一个应用案例,这些IC使用二进制数据(例如0或1)进行操作。

由于IC的主要组件是晶体管,这些晶体管可能是双极型或场效应,具体取决于IC的应用。随着技术的日新月异,集成在单个IC芯片中的晶体管数量也在增加。根据单个芯片中包含的晶体管数量,我们将IC分为五类。即:

(1)小规模集成(SSI),单个IC芯片中包含的晶体管数量最多为100。
(2)中等规模集成(MSI),其中单个IC芯片中包含的晶体管数量为100至1000。
(3)大规模集成(LSI),其中单个IC芯片中包含的晶体管数量为1000至20000。
(4)超大规模集成(VLSI),其中单个IC芯片中包含的晶体管数量为20000至10000000。
(5)超大规模集成(ULSI),其中集成在单个IC芯片中的晶体管数量为10000000到10000000。

根据IC中使用的有源器件,它可以进一步分为双极IC和单极IC。在双极IC中,主要组件是双极结型晶体管,而在单极IC中,主要组件是场效应晶体管或MOSFET。

三、集成电路制造工艺

IC制造技术有两种类型,一种是单片技术,另一种是混合技术。在单片技术中,所有电子组件及其互连都一起制成一个硅芯片。当大规模生产相同的IC时,将应用此技术。

在混合集成电路中,将单独的组件连接到陶瓷物质上,并通过导线或金属化图案相互连接。

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四、集成电路或IC的优势

集成电路(IC)的优点包括:

1.它的尺寸很小,实际上在一个平方英寸的IC芯片中可以集成大约20000个电子组件。
2.在单个芯片中制造许多复杂的电路,因此简化了复杂的电子电路的设计。也可以提高性能。
3.IC的可靠性高。
4.由于批量生产,价格低廉。
5.IC消耗的功率很小。
6.由于没有寄生电容效应,因此具有更高的工作速度。
7.很容易更换。

集成电路或集成电路的缺点

集成电路(IC)的缺点包括:

1.由于其体积小,当IC中的电流增加时,IC无法以所需的速率散热。这就是为什么IC通常会因流过它们的过电流而损坏的原因。
2.电感器和变压器不能集成在IC中。

由于其体积小,当IC中的电流增加时,IC无法以所需的速率散热。这就是为什么IC通常会因流过它们的过电流而损坏的原因。电感器和变压器不能集成在IC中。

以上就是英锐恩单片机开发工程师分享的集成电路(IC)的基础知识。英锐恩专注单片机应用方案设计与开发,提供8位单片机、16位单片机、32位单片机、运放芯片和模拟开关。