בסוף שנות ה-50 החלו להיווצר הדברים הבאים מעגלים משולבים רכיבים קטנים אלה, המכונים שבבים, חיוניים כמעט לכל פרויקט הודות לתפקודים המרובים שלהם. ראוי לציין ששבבים משמשים בעיקרו לאירוח מספר רב של טרנזיסטורים המחוברים זה לזה כדי לבצע פעולות אלקטרוניות שונות.
הם כלולים בקפסולה קרמית או פלסטיק, שבחלקם החיצוני מובילי מתכת הנקראים אורנים, אשר מקושרים מבפנים.
אם אי פעם תהיתם למה הם משמשים, אתם לא לבד. לכן אנחנו הולכים לחשוף למה תוכלו להשתמש בפריט הקטן הזה, כמו גם את השימושים השונים שלו. הטבותבנוסף, נספר לכם על כמה מהמאפיינים הייחודיים שלה, ביצועיםאנו גם נותנים לכם כמה טיפים ליישום כשמטפלים בהם.
מהו מעגל משולב ולמה הוא משמש באלקטרוניקה ובמחשוב?
מעגל משולב (IC), הידוע בכינויו שבב, הוא התקן קטן המאחסן מיליוני נתונים קבלים וטרנזיסטוריםהם משמשים בדרך כלל לחיבור מעגל אחד לאחר או ליישום ספציפי כלשהו.
ניתן ליישם זאת לשימוש כ:
- דובר.
- מתנד.
- טיימר.
- מטר.
- זיכרון של מחשב.
- מיקרו-מחשב.
כעת, מכשירים אלה מסווגים כ ליניארי או דיגיטלי, למרות שזה יהיה תלוי בשימוש המיועד. יתר על כן, מעגל משולב מורכב מכמה רכיבים קטנים, כך שכיום ייתכן ש... טרנזיסטור משולב עם שבב ו-א שבב.
המיקרו-שבב, מצדו, הוא מכשיר עם אלפי מקלטים אשר נוצרים על גבי יריעת סיליקון בעלת ממד קטן מאוד.
היסטוריה ואבולוציה של שבבים: איך הם נראו בעבר ואיך הם עכשיו?
השבבים נוצרו בשנת 1958 על ידי המהנדס ג'ק סנט קלייר קילבי, ובאותה תקופה היה נפוץ מאוד להשתמש באלמנטים אלקטרוניים המכונים "צינורות ואקום", שהיו המנורות ששימשו לעתים קרובות ב... טלוויזיות ורדיווכך, כתוצאה מכך, נוצר המעגל הראשון מרוכב משולב, שתפס רק מעט מקום.
לאחר מכן, ב-12 בספטמבר 1958, המצאתו של ג'ק קילבי נבדקה בהצלחה מסחררת, שכן היא תוכננה באמצעות מכשיר קטן טבלית גרמניום מרובעת, שהוא רכיב כימי מתכתי וגבישי.
הרכיב המדובר היה באורך של לפחות 6 מ"מ והיה לו רק מעבר אחד. קבל ו-3 נגדיםכעת, המצאה גדולה זו בישרה את עידן ה- מכשירים מיקרואלקטרונייםצורתו הייתה קטנה מאוד, ולכן החלו לקרוא לו שבב.
לאחר מכן, בשנת 2000, הממציא הזה קיבל את הפרס פרס נובל לפיזיקה על יצירת מכשיר טכנולוגי זה. מעגלים משולבים תוכננו לאחר מספר סוגים של ניסויים, שהובילו לגילוי שמוליכים למחצה יכולים לבצע פעולות דומות לשפופרות ריק.
צורתו עוצבה קטנה יותר ויותר, ככל שיצרניו מכפילים את הטרנזיסטורים שלו כל 18 חודשים, בדיוק כפי שנובא. חוק מור.
מהם המאפיינים העיקריים של מעגל משולב?
המאפיינים העיקריים של מעגלים משולבים כוללים:
מאוורר החוצה
מהם כל אחד מהמספרים של מטענים אשר מתמקדים ביציאת השערים מבלי להזניח את תפקידם העיקרי. יציאות השערים האמורות מספקות כמות מוגבל של זרם, כאשר פעולתו אינה מטופלת כראוי, ולכן נאמר שהוא עמוס יתר.
פיזור כוח
זהו הכוח הדרוש כדי להיות מסוגל לטפל בשער, אשר מיוצג במילי-וואט ומציין איזה עוצמה אמורה להיות לו.
עיכוב התפשטות
זוהי התקופה שבה ה- המרת שידור ואות לכניסה ויציאה ברגע שבו האותות הבינאריים משנים את ערכם.
מרווח רעש
זהו מתח קול זה מתווסף לאות הקלט של השבב, ולא גורם לשינוי כאשר אינו נדרש. זה מבוטא בדרך כלל בוולטים, וישנם שני סוגי רעש שיש לקחת בחשבון: רעש DC ורעש AC.
סוגים וסיווג של שבבים: מהם כל הסוגים הקיימים?
סוגי המיקרו-שבבים כוללים:
מעגלים מונוליתיים
הם עשויים מגביש יחיד המורכב מסיליקון.
מעגלי סרט דק היברידיים
זהו מעגל דומה מאוד למעגל המונוליטי, מכיוון שיש בו חלקים שקשה לייצר.
אנלוגי ודיגיטלי
הם נפוצים ונחלקים לשבבים אנלוגיים, אשר מגבירים את עוצמת האות. ישנם גם שבבים דיגיטליים, אשר פועלים כמו מוח אנלוגי, ומתפקדים כמערכת עצבים. סוגים אלה של שבבים משמשים עבור לפתח מערכות מורכבות.
מיקרו - מעבד
מודל זה סייע לאפשר את ייצור ה- מחשבים אישייםהם תורמים לפיתוח הטלפונים הסלולריים כיום, שכן הם מסייעים בביצוע מספר פונקציות חיוניות.
מגבלות עיקריות של מעגלים משולבים במחשוב: מה הם יכולים לעשות ומה הם לא יכולים לעשות?
למעגלים משולבים יש מאפיינים מסוימים הגבלות מכשולים פיזיים וכלכליים לשיפורם מנעו את שיפורם המדויק של מכשירים אלה.
פיזור כוח
מכשירים אלה פולטים כוח כאשר כל אחד מהרכיבים שלהם מורכב לגודל הנכון. כוח זה יכול גם לגדול כאשר המכשיר מתחמם. תַת שִׁכבָה, מה שגורם לכשל של המכשירים.
יתר על כן, במספר מקרים יש לו מערכת משוב חיובית, כך שככל שהטמפרטורה עולה, כך מתקבל יותר זרם, המכונה בריחה תרמית.
אם סוג זה של אריזה אינו מוגבל, המכשירים עלולים להיהרס. מגברי שמע ומנגנוני מתיחה רגישים במיוחד לכך, לכן מומלץ שיהיה להם... הגנה תרמית.
מעגלי חשמל הם תמיד אלו עם רמות הכוח הגבוהות ביותר שיש לפזר. זו הסיבה שלהם כמוסה יש בו אלמנטים מתכתיים בתוך השבב, כך שהוא יכול להיות בעל צינור תרמי וכך לשלוח את החום לגוף הקירור או לסביבה ככזו.
מזעור ההתנגדות התרמית ושימוש בקפסולות סיליקון חדשות מביאים לשיפור פיזור חום בקפסולות מינימליות.
זו הסיבה שמעגלים דיגיטליים מאפשרים להתגבר על קשיים כאשר יש אספקת חשמל, מכיוון שהם משתמשים בטכנולוגיות בעלות צריכה נמוכה כגון CMOS.
תזוזה והשראות עצמיות טפיליות
זה מתייחס בעיקרו לחיבורים החשמליים הקיימים בשבבים, במארזים שלהם ובמעגלים שבהם הם מותקנים, דבר המגביל את ביצועיהם. שימוש בשבבים הקטנים ביותר האפשריים מפחית את הקיבולת שלהם ואת... אוטואידוקציה.
מגבלות על רכיבים
חלק מהאלמנטים המרכיבים את המגבלות הגורמות לתקלות בשבבים כוללים:
- נגדים, אשר מיותרים משום שהם דורשים הרבה מקום, ולכן משתמשים בערכים קטנים ובטכנולוגיות MOS.
- קבלים, כאשר ניתן להשתמש באחוזים קטנים מאוד מכיוון שזה מכסה שטח גדול, כמו למשל, כאשר דובר אסטרטגי μA741 ומאגר האיזון שלו תופס חלק גדול מהשבב.
- משרנים הם משמשים בדרך כלל עבור מעגלי תדר רדיוכי הם היברידיים ובדרך כלל לא משתלבים.
צפיפות אינטגרציה
ככל שמפתחים מעגלים משולבים, מצטברים קשיים, כך שלכמה מהאלמנטים שלהם יש מספרים שונים כאשר מגיעים לגרסה הסופית. לא ניתן להוציא לפועל בצורה נכונה. ברגע שהשבב משלים מספר גדול יותר של מכשיריםאלו המתקשים ממזערים את מאזן השבב התפקודי.
זו הסיבה שאלפי טרנזיסטורים מיושמים בעת שימוש במעגל זיכרון; נוצרים יותר טרנזיסטורים ממה שצריך, כך שהחיבור יכול להיות שונה. זה מקשה על הארגון הספציפי..
חוסר גמישות
אם למעגל משולב אין את גְמִישׁוּת התקנה נכונה עלולה לגרום לבעיות בחומרת המערכת, מה שמקשה על עדכון התוכניות שברצונך להשתמש בהן.
אם רצוי עדכון, יש לפתח את המערכת במלואה; אחרת, הציוד יתיישן. לכן, כדי לפתור בעיה זו... נוצרו חריצים ריקים.
זו הסיבה שמשתמשים יכולים להגדיל את פונקציונליות המכשירים שלהם...כמו גם את הביצועים שלו, מבלי שיהיה צורך לרכוש מערכת חדשה. זו הסיבה, כדי שיהיה לך כוח טוב עבור לעדכן את המכשירים חיוני שתהיה פונקציונליות מוגבלת, ולכן הכרחי שבסופו של דבר תיווצר מערכת חדשה לחלוטין.
