Co je to křemíkový integrovaný obvod?

Silikonový integrovaný obvod (IC) je kompaktní funkční elektronický obvod, který obsahuje křemíkové polovodiče. Polovodiče mají vodivostní charakteristiky, které lze regulovat různými způsoby. Integrovaný obvod, známý také jako čip nebo mikročip, je považován za malou součást s terminály v rozsahu od osmi pinů nebo více. Integrační integrované obvody ve velkém měřítku se používají v výpočetních zařízeních, která obsahují více než milion křemíkových tranzistorů. Tranzistory jsou zařízení se třemi terminály, které fungují jako proudově ovládané proudové ventily a jsou jako elektromagnetická relé, ale s nepřetržitým řízením proudu namísto dvoustavového nebo zapnuto / vypnuto.

Polovodič používaný v křemíkovém integrovaném obvodu je hlavní entita označovaná jako polovodičové zařízení. Předtím, než bylo první polovodičové zařízení uvedeno do komerčního použití, byl způsob řízení toku elektronů pomocí vakuové trubice s ohřívačem, katodou, destičkou a alespoň kontrolní mřížkou. Požadavky na velikost a výkon vakuových zkumavek je nyní činí populárními pouze ve specializovaných oborech, jako jsou zesilovače s vysokým výkonem pro zvukové a rozhlasové aplikace. Silikonový integrovaný obvod je velmi oblíbený také kvůli dostupnosti křemíku, protože běžná směs křemíku se vyskytuje všude jako obyčejný písek. Správným zahříváním v nepřítomnosti kyslíku jsou výrobci polovodičů schopni vyrábět čistý křemík, který lze dále zpracovávat jako diody, tranzistory a IC.

Silikonový integrovaný obvod se nepoužívá pro aplikace s rádiovým signálem kvůli omezením křemíkových polovodičových zařízení, na která se vztahuje lepší výkon signálu jiných polovodičů, jako jsou germaniové polovodiče. V mobilních telefonech využívají výkonové obvody pro audio a střídavý proud (AC) / stejnosměrný proud (DC) křemíkové polovodičové integrované obvody. Počítače a jiná digitální zařízení využívají mnoho křemíkových integrovaných obvodů. Z pohodlné zásuvky napájecí zdroj používá křemíkové diody schopné přímo usměrnit hlavní střídavé napětí. Tyto diody jsou obvykle v zapouzdřeném spínaném napájecím zdroji, který využívá čipy regulátoru výkonu na bázi křemíku, které jsou obvykle typu modulace šířky pulsu (PWM), které zpětnovazují výstupní úrovně DC jako změny v pracovním cyklu výkonových impulsů.

Většina elektronických obvodů pro relativně nízkofrekvenční aplikace používá polovodiče na bázi křemíku. Silikonová dioda je nejoblíbenější nízkofrekvenční výkonovou diodou dostupnou na trhu. Jiné spínací polovodiče, jako je křemíkem řízený usměrňovač (SCR), zařízení na třech terminálech střídavého proudu (TRIAC) a většina tranzistorů zvukového výkonu, jsou vyrobeny z křemíkových polovodičů. U solárních fotovoltaických panelů je pozorováno, že křemíkové spoje, které jsou vystaveny slunečnímu záření, vytvářejí přes terminály elektrický potenciál. To vede k širokému používání zařízení se solárními panely na bázi křemíku, která slibují, že se stanou levnějšími a levnějšími, jakmile bude dosaženo dalšího výzkumu a průlomů ve výrobě.