एकीकृत सर्किट: वे क्या हैं, मुद्रित लोगों के साथ अंतर और बहुत कुछ

एकीकृत सर्किट

L एकीकृत सर्किट, चिप्स, माइक्रोचिप्स, आईसी (एकीकृत सर्किट) या सीआई (एकीकृत सर्किट), या जो भी आप उन्हें कॉल करना चाहते हैं, वे एक प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक सर्किट हैं जिन्होंने प्रौद्योगिकी की प्रगति को मौजूदा स्तरों तक संभव बना दिया है। इस आविष्कार के बिना, कंप्यूटिंग और दूरसंचार शायद वे नहीं होंगे जो वे हैं, और इलेक्ट्रॉनिक और विद्युत उपकरण बहुत अलग होंगे।

अपने छोटे आकार के बावजूद, और यह कि वे हर जगह हैं, ये एकीकृत सर्किट छिपते हैं खोज करने के लिए महान आश्चर्य. यहां आप इनके बारे में बहुत कुछ जान सकते हैं बिजली के उपकरण...

इंटीग्रेटेड सर्किट क्या होते हैं?

एकीकृत सर्किट

L एकीकृत परिपथ एक अर्धचालक के पैड होते हैं इनकैप्सुलेटेड और एक रिकॉर्डेड इलेक्ट्रॉनिक सर्किट युक्त। वे जिस तर्क परिवार से संबंधित हैं, उसके आधार पर, ये सर्किट विभिन्न लघु इलेक्ट्रॉनिक घटकों से बने होंगे। उदाहरण के लिए, वे डायोड, ट्रांजिस्टर, प्रतिरोधक, कैपेसिटर आदि हो सकते हैं।

उनके लिए धन्यवाद, यह विकसित करना संभव हो पाया है आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स और उस महान एकीकरण को देखते हुए एक नए युग की शुरुआत करें जिसकी वे अनुमति देते हैं। वास्तव में, आज के कुछ सबसे उन्नत चिप्स एक डाई में अरबों ट्रांजिस्टर को एकीकृत कर सकते हैं जो कि केवल कुछ मिलीमीटर वर्ग है।

चिप्स का इतिहास

सबसे पहले, इलेक्ट्रॉनिक्स ने मोटे तौर पर इस्तेमाल करना शुरू किया वैक्यूम वाल्व पारंपरिक प्रकाश बल्बों के समान। ये वाल्व बड़े, बहुत अक्षम थे, वे काफी गर्म हो गए थे, और वे आसानी से टूट गए थे, इसलिए उड़ाए गए लोगों को बदलना आवश्यक था ताकि कंप्यूटर और अन्य उपकरण जो उनके पास थे वे काम करना जारी रखें।

En 1947 में आएगा ट्रांजिस्टर का अविष्कार, एक टुकड़ा जो पुराने वाल्वों को बदल देगा और जो इलेक्ट्रॉनिक्स में भी क्रांति लाएगा। उसके लिए धन्यवाद, एक ठोस राज्य उपकरण होना संभव था, जो वाल्वों की तुलना में बहुत अधिक प्रतिरोधी, कुशल और तेज था। हालांकि, कुछ लोगों ने सोचा कि वे इनमें से कई तत्वों को एक सिलिकॉन चिप में एकीकृत कर सकते हैं। इस तरह इतिहास में पहला एकीकृत सर्किट बनाया गया था।

समय के साथ, सॉलिड स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित हुए और घटकों के आकार को कम किया, साथ ही लागत को कम किया। 50 के दशक के उत्तरार्ध में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स के आविष्कारक का नाम था जैक किल्बी, यह उसके लिए एक सेमीकंडक्टर चिप और कुछ वायरिंग बनाने के लिए हुआ जो विभिन्न भागों को आपस में मिलाते थे। यह इतिहास में पहली चिप बन गई, और वह इसके लिए नोबेल पुरस्कार जीतने वाले थे।

लगभग समानांतर में, रॉबर्ट नॉयसउस समय, फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर (बाद में इंटेल के संस्थापकों में से एक) के एक कर्मचारी ने भी इसी तरह का एक उपकरण विकसित किया था, लेकिन किल्बी की तुलना में बहुत अधिक लाभ के साथ। नॉयस ने वह विचार बनाया था जो आज के एकीकृत परिपथों को रास्ता देगा। इस तकनीक को प्लानर कहा जाता था, और किल्बी की मेसा तकनीक पर इसके फायदे थे।

तब से, यह नहीं रुका है विकास और इन घटकों में सुधार। ईंधन की किफायत और आकार के कारण लागत में कमी आई है, जबकि प्रदर्शन और प्रदर्शन में नाटकीय रूप से सुधार हुआ है। किसी अन्य क्षेत्र का इतना विकास नहीं हुआ है, और न ही किसी अन्य क्षेत्र का मानवता पर इतना अधिक प्रभाव पड़ा है...

वे कैसे बने हैं?

की प्रक्रिया एकीकृत परिपथों का निर्माण यह अत्यंत जटिल है। हालाँकि, जैसा कि वीडियो में देखा गया है, इसे कुछ सरल चरणों में संक्षेपित किया जा सकता है ताकि लोग समझ सकें कि यह कैसे किया जाता है।

यहाँ मैं कोशिश करूँगा डिजाइन चरणों को सारांशित करें सबसे अच्छा संभव है, बिना बहुत गहराई में जाए, क्योंकि यह हजारों लेखों के लिए देगा:

  1. एक आवश्यकता का हिस्सा बनें, एक ऐसा एप्लिकेशन जिसके लिए आपको एक इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बनाने की आवश्यकता है।
  2. एक डिज़ाइन टीम उन विशेषताओं और विशिष्टताओं को रेखांकित करने के लिए प्रभारी होती है जो चिप में होनी चाहिए।
  3. फिर, डिज़ाइन लॉजिक गेट्स और अन्य मेमोरी एलिमेंट्स आदि का उपयोग करना शुरू कर देगा, जब तक कि एक लॉजिक डिज़ाइन प्राप्त नहीं हो जाता है जो उस फ़ंक्शन को विकसित करता है जिसके लिए यह चिप डिज़ाइन किया गया है।
  4. इसके बाद, यह कई चरणों से गुजरेगा, जिसके बीच परीक्षण और सिमुलेशन यह निर्धारित करने के लिए किए जाते हैं कि यह एक तर्क स्तर पर सही ढंग से काम करता है, और यहां तक ​​​​कि परीक्षण चिप्स का निर्माण यह देखने के लिए किया जाता है कि क्या वे इसे भौतिक रूप से करते हैं।
  5. एक बार डिज़ाइन चरण पूरा हो जाने के बाद, डिज़ाइन किए गए सर्किट के लेआउट से निर्माण के लिए मास्क की एक श्रृंखला बनाई जाती है। उन पर एक पैटर्न उकेरा गया है ताकि इसे सिलिकॉन पर उकेरा जा सके।
  6. अर्धचालक वेफर में एकीकृत सर्किट बनाने के लिए इस पैटर्न का उपयोग फाउंड्री या फैक्ट्री द्वारा किया जाता है। इन वेफर्स में आमतौर पर कुछ मामलों में 200 या 300 चिप्स तक होते हैं।

यह डिजाइन चरण के रूप में दूर है, से निर्माण पक्ष, हमारे पास है:

  1. सिलिकॉन खनिज रेत या क्वार्ट्ज से प्राप्त किया जाता है।
  2. एक बार जब इसे परिष्कृत करके अल्ट्रा-प्योर, या ईजीएस (इलेक्ट्रॉनिक-ग्रेड सिलिकॉन) बना दिया जाता है, तो अन्य उद्योगों में उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन की तुलना में शुद्धता का स्तर अधिक होता है।
  3. यह ईजीएस फाउंड्री में टुकड़ों के रूप में आता है, जहां इसे एक क्रूसिबल में पिघलाया जाता है और एक बीज क्रिस्टल के माध्यम से इसे Czochralski विधि का उपयोग करके विकसित किया जाता है। यह समझने में आसान है, यह मेलों में सामान्य सूती कैंडी के समान है, आप छड़ी (बीज क्रिस्टल) और कपास (पिघली हुई सिलिकॉन) की छड़ें पेश करते हैं और मात्रा में वृद्धि करते हैं।
  4. उस चरण के अंत में, परिणाम एक पिंड, एक सिलेंडर के आकार में मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन क्रिस्टल का एक बड़ा टुकड़ा होता है। इस बार को बहुत पतले वेफर्स में काटा जाता है।
  5. ये वेफर्स सतह को पॉलिश करने के लिए प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरते हैं ताकि उत्पादन की शुरुआत के लिए वे अप्रदूषित रहें।
  6. बाद में, ये वेफर्स उन पर चिप्स बनाने के लिए कई दोहराव वाली प्रक्रियाओं से गुजरेंगे। ये प्रक्रियाएं भौतिक-रासायनिक प्रकार की होती हैं, जैसे कि फोटोलिथोग्राफी, नक़्क़ाशी या नक़्क़ाशी, एपिटैक्सियल ग्रोथ, ऑक्सीकरण, आयन इम्प्लांटेशन इत्यादि।
  7. अंतिम विचार इलेक्ट्रॉनिक घटकों, आम तौर पर ट्रांजिस्टर, वेफर सब्सट्रेट पर बनाना है, और फिर परतों को जोड़ने के लिए कहा घटकों को सबसे निचली परत में तर्क द्वार बनाने के लिए जोड़ना है, फिर निम्न परतों में इन द्वारों को प्राथमिक इकाइयों (एडर्स) बनाने के लिए जोड़ा जाता है। रजिस्टर, ...), निम्नलिखित परतों में कार्यात्मक इकाइयाँ (मेमोरी, ALU, FPU, ...), और अंत में सभी एक पूर्ण सर्किट बनाने के लिए परस्पर जुड़े हुए हैं, उदाहरण के लिए, एक CPU। एक उन्नत चिप पर 20 परतें हो सकती हैं।
  8. इन सभी प्रक्रियाओं के बाद, जिन्हें पूरा होने में कई महीने लग सकते हैं, प्रत्येक वेफर के लिए सैकड़ों समान सर्किट प्राप्त होंगे। अगली बात उन्हें परीक्षण और काटना है, यानी उन्हें अलग-अलग सिलिकॉन चिप्स में विभाजित करना है।
  9. अब जब वे ढीले हो गए हैं, तो हम इनकैप्सुलेट (डीआईपी, एसओआईसी, पीजीए, क्यूएफपी, ...) के लिए आगे बढ़ते हैं जहां चिप सुरक्षित है और पैड जुड़े हुए हैं, जो एकीकृत सर्किट के पिन के साथ सतह पर प्रवाहकीय ट्रैक हैं। .

जाहिर है, सभी एकीकृत सर्किट समान नहीं हैं. यहां मैंने कार्यात्मक इकाइयों और सीपीयू जैसी अधिक जटिल चीजों के बारे में बात की है, लेकिन 555 टाइमर या 4 लॉजिक गेट वाले आईसी जैसे बहुत ही सरल सर्किट भी हैं जो बेहद सरल हैं। उनके पास केवल कुछ दर्जन घटक होंगे और धातु के अंतर्संबंधों की एक या कुछ परतों से जुड़े होंगे ...

आईसी के प्रकार

आरआईएससी-वी चिप

केवल एक ही प्रकार नहीं है, बल्कि कई हैं एकीकृत परिपथों के प्रकार. सबसे प्रमुख जो आप पा सकते हैं वे हैं:

  • डिजिटल एकीकृत सर्किट: वे काफी लोकप्रिय हैं, और कई आधुनिक उपकरणों, कंप्यूटर से लेकर मोबाइल उपकरणों, स्मार्ट टीवी आदि में उपयोग किए जाते हैं। उन्हें डिजिटल सिस्टम के आधार पर काम करने की विशेषता है, जो कि 0 और 1 के साथ है, जिसमें 0 कम वोल्टेज सिग्नल है और 1 उच्च सिग्नल है। इस तरह वे सूचनाओं को एन्कोड करते हैं और काम करते हैं। उदाहरण पीएलसी, एफपीजीए, मेमोरी, सीपीयू, जीपीयू, एमसीयू आदि हो सकते हैं।
  • अनुरूप: द्विआधारी संकेतों पर आधारित होने के बजाय, इस मामले में वे निरंतर संकेत हैं वोल्टेज में चर. इसके लिए धन्यवाद, वे फ़िल्टरिंग, सिग्नल विस्तार, डिमॉड्यूलेशन, मॉड्यूलेशन आदि जैसे कार्यों को प्राप्त कर सकते हैं। बेशक, कई प्रणालियाँ एनालॉग और डिजिटल सर्किट दोनों के साथ काम करती हैं, जिसका उपयोग करना एडी / डीए कन्वर्टर्स. उन्हें दो बड़े समूहों, रैखिक एकीकृत सर्किट और रेडियो फ्रीक्वेंसी (आरएफ) में विभाजित किया जा सकता है। उदाहरण ऑडियो फ़िल्टरिंग, ध्वनि एम्पलीफायरों, उत्सर्जन या विद्युत चुम्बकीय तरंगों, सेंसर आदि के लिए रिसेप्शन सिस्टम के लिए एक चिप हो सकते हैं।
  • मिश्रित संकेत आईसीएस: जैसा कि नाम से पता चलता है, वे दोनों का मिश्रण हैं। कुछ उदाहरण स्वयं एनालॉग-डिजिटल या डिजिटल-एनालॉग कन्वर्टर्स, घड़ियों के लिए कुछ चिप्स, टाइमर, एन्कोडर / डिकोडर आदि हो सकते हैं।

मुद्रित सर्किट के साथ अंतर

पीसीबी मुद्रित सर्किट

एकीकृत परिपथों को मुद्रित परिपथों के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। वे दोनों अलग चीजें हैं। जबकि पूर्व माइक्रोचिप्स को संदर्भित करता है, जैसा कि आपने देखा है, मुद्रित सर्किट, या पीसीबीवे एक अन्य प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक सर्किट हैं जो बड़ी प्लेटों पर मुद्रित होते हैं।

लास मतभेद सबसे उल्लेखनीय हैं:

  • मुद्रित सर्किट: वे एक प्लेट से बने होते हैं जिसमें प्रवाहकीय रेखाओं का एक पैटर्न होता है, जैसे तांबे के ट्रैक अलग-अलग सम्मिलित घटकों (कैपेसिटर, ट्रांजिस्टर, प्रतिरोधक, माइक्रोचिप्स, ...) को जोड़ने के लिए, एक ढांकता हुआ के अलावा, टिन सोल्डरिंग द्वारा सोल्डर किए जाते हैं। सामग्री (सब्सट्रेट) जो इंटरकनेक्शन को जोड़ने की परतों को अलग करती है। वे आम तौर पर गैर-सतह माउंट (एसएमडी) घटकों के लिए छेद, या विअस के माध्यम से भी होते हैं। दूसरी ओर, उनके पास आमतौर पर घटकों की पहचान करने और रखरखाव की सुविधा के लिए एक किंवदंती, अंकों, अक्षरों और संख्याओं की एक श्रृंखला होती है। तांबे की रक्षा के लिए, जो आसानी से ऑक्सीकरण करता है, उनके पास आमतौर पर सतह का उपचार होता है। और, एकीकृत परिपथों के विपरीत, उनकी मरम्मत की जा सकती है, क्षतिग्रस्त घटकों की जगह या इंटरकनेक्ट को बहाल किया जा सकता है।
  • एकीकृत सर्किटवे आकार में बहुत छोटे हैं, ठोस अवस्था में हैं, और बड़े पैमाने पर उत्पादन की लागत कम है। एक पीसीबी के विपरीत, इनकी मरम्मत नहीं की जा सकती क्योंकि उनके घटक और कनेक्शन इतने छोटे होते हैं कि यह असंभव है।

न तो एकीकृत सर्किट मुद्रित सर्किट के विकल्प हैं और न ही इसके विपरीत। दोनों के अपने उपयोग हैं और ज्यादातर मामलों में वे व्यावहारिक अनुप्रयोगों में एक साथ चलते हैं ...

सर्वाधिक लोकप्रिय एकीकृत परिपथ

 

माइक्रोचिप्स, एकीकृत सर्किट

अंत में, बहुत सारे हैं बहुत लोकप्रिय एकीकृत परिपथ इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाओं के लिए कर्मचारी, जैसे कि तर्क द्वार. वे सस्ते हैं, और अमेज़ॅन या विशेष इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे स्टोर में आसानी से मिल सकते हैं। उदाहरण के लिए, यहां कुछ सबसे लोकप्रिय हैं:


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