Co to jest krzemowy układ scalony?
Krzemowy układ scalony (IC) to kompaktowy funkcjonalny obwód elektroniczny, który zawiera krzemowe półprzewodniki. Półprzewodniki mają cechy przewodności, które można kontrolować na różne sposoby. Układ scalony, znany również jako układ scalony lub mikroczip, jest postrzegany jako niewielki element z zaciskami od ośmiu pinów lub więcej. Układy scalone o bardzo dużej skali są stosowane w urządzeniach komputerowych zawierających ponad milion tranzystorów krzemowych. Tranzystory są urządzeniami z trzema zaciskami, które działają jak zawory sterowane prądem i są jak przekaźniki elektromagnetyczne, ale z ciągłą kontrolą prądu zamiast kontroli dwustanowej lub włącz / wyłącz.
Półprzewodnik stosowany w krzemowym układzie scalonym jest główną jednostką określaną jako urządzenie półprzewodnikowe. Zanim pierwsze urządzenie półprzewodnikowe zostało wprowadzone do użytku komercyjnego, sposobem kontrolowania przepływu elektronów było użycie lampy próżniowej z grzałką, katodą, płytką i przynajmniej kratką kontrolną. Wymagania dotyczące wielkości i mocy lamp próżniowych sprawiają, że są one popularne tylko w specjalistycznych dziedzinach, takich jak wzmacniacze o bardzo wysokiej mocy do zastosowań audio i radiowych. Silikonowy układ scalony jest bardzo popularny również ze względu na dostępność krzemu, ponieważ powszechny związek krzemu występuje wszędzie jako zwykły piasek. Poprzez odpowiednie ogrzewanie przy braku tlenu producenci półprzewodników są w stanie wytwarzać czysty krzem, który może być dalej przetwarzany jako diody, tranzystory i układy scalone.
Silikonowy układ scalony nie jest wykorzystywany do zastosowań sygnałów radiowych z powodu ograniczeń krzemowych urządzeń półprzewodnikowych, które są objęte lepszą wydajnością sygnału innych półprzewodników, takich jak półprzewodniki germanowe. W telefonach komórkowych obwody mocy audio i prądu przemiennego (prądu przemiennego) / prądu stałego (prądu stałego) wykorzystują półprzewodnikowe układy scalone z krzemu. Komputery i inne urządzenia cyfrowe korzystają z wielu krzemowych układów scalonych. W gniazdku zasilającym zastosowano diody krzemowe, które mogą bezpośrednio prostować główne napięcie prądu przemiennego. Diody te są zwykle w zamkniętym zasilaczu impulsowym, który wykorzystuje krzemowe układy regulatora mocy, które zwykle są typu modulacji szerokości impulsu (PWM), które sprzężą wyjściowe poziomy prądu stałego jako zmiany w cyklu pracy impulsów mocy.
Większość obwodów elektronicznych do zastosowań o stosunkowo niskiej częstotliwości wykorzystuje półprzewodniki na bazie krzemu. Dioda krzemowa jest najpopularniejszą diodą mocy o niskiej częstotliwości dostępną na rynku. Inne półprzewodniki przełączające, takie jak prostownik sterowany krzemem (SCR), trzyterminowe urządzenie AC (TRIAC) i większość tranzystorów mocy audio, są wykonane z półprzewodników krzemowych. W słonecznych panelach fotowoltaicznych obserwuje się, że złącza krzemu, które są wystawione na światło słoneczne, wytwarzają potencjał elektryczny na zaciskach. Prowadzi to do szerokiego zastosowania krzemowych urządzeń paneli słonecznych, które obiecują stać się tańsze i tańsze w miarę osiągania kolejnych przełomów w badaniach i produkcji.