مدار مجتمع یا IC چیست؟ – بخش دوم : انواع مدارهای مجتمع

در بخش اول مقاله به آشنایی با مدارهای مجتمع پرداختیم. در این بخش نیز به معرفی انواع مدارهای مجتمع خواهیم پرداخت.

انواع مدارهای مجتمع برحسب کاربرد

مدارهای مجتمع خطی

مدارهای مجتمع خطی بسیار گسترده هستند و کاربرد فراوانی در صنعت الکترونیک دارند. یک IC خطی عمل تقویت یا سایر اعمال اساسا خطی را روی سیگنالها انجام می‌دهد. نمونه‌ای از این مدارهای خطی عبارتند از: تقویت کننده های ساده ، تقویت کننده های عملیاتی و مدارهای مخابراتی قیاسی

مدارهای مجتمع دیجیتالی

شامل مدارهای منطقی و حافظه برای کاربرد در کامپیوترها ، حسابگرها ، زیرپرازنده ها ، امثال آن می‌باشند. تا به حال بیشترین حجم IC ها مربوط به حوزه دیجیتالی و به دلیل نیاز زیاد به این مدارها بوده است.

از آنجایی که مدارهای دیجیتالی معمولا فقط به عملکرد «قطع و وصل» ترانزیستورها نیاز دارند، شرایط طراحی مدارهای دیجیتالی مجتمع اغلب ساده تر از مدارهای خطی است.

انواع مدارهای مجتمع برحسب ساخت

مدارهای یکپارچه

مدارهای مجتمعی که بطور کامل روی یک تراشه نیمه رسانا (معمولا سیلسیوم) قرار می‌گیرند، مدارهای یکپارچه نامیده می‌شوند. واژه یکپارچه از لحاظ ادبی به معنای «تک سنگی» بوده و به مفهوم آن است که کل مدار در یک قطعه واحد از نیمه رسانا جا داده می‌شود.

مدارهای یکپارچه دارای این مزیت هستند که تمام عناصر در یک ساختار منفرد و محکم و با امکان تولید گروهی قرار می‌گیرند؛ یعنی صدها مدار مشابه را می‌توان بطور همزمان روی یک پولک: S ساخت.

مدارهای آمیخته

هر گونه الحاقاتی به نمونه نیمه رسانا ، مانند لایه های عایق کننده و الگوهای فلز کاری در سطح تراشه انجام می‌پذیرد. یک مدار آمیخته می‌تواند دارای یک یا چند مدار یکپارچه یا ترانزیستورهای جداگانه باشد که به همراه اتصالات داخلی مناسب به یک بستر با مقاومت ها ، خازنها ، و سایر عناصر مداری پیوند شده باشند.

مدارهای آمیخته با داشتن عایق عالی بین عناصر، امکان استفاده از مقاومت ها و خازنهای دقیق را فراهم می سازند.

فرآیند لایه نازک

تکنولوژی لایه نازک از دقت و کوچک سازی بیشتری برخورد بوده و عموما در جایی که فضا اهمیت دارد ترجیح داده می شود.

الگوهای اتصال بندی و مقاومت های لایه – نازک را می توان به روش خلأ روی یک بستر سرامیکی شیشه ای یا لعابی نشاند.

ساخت خازنها در روشهای لایه – نازک از طریق نشاندن یک لایه عایق بین دو لایه فلزی بین دو لایه فلزی یا با اکسید کردن سطح یک لایه و سپس نشاندن لایه دوم روی آن صورت می گیرد.

فرآیند لایه ضخیم

مقاومت ها ، الگوهای اتصالات داخلی روی یک بستر سرامیکی به روش سیلک – اسکرین (نوعی توری محافظ است که با عبور رنگ در سوراخهای باز و بسته توری، نقش دلخواه روی هر چه که بخواهیم چاپ می‌شود) یا فرآیند‌های مشابه چاپ می‌شوند.

خمیرهای مقاومتی و هدایتی متشکل از پودرهای فلزی در شکلی سازمان یافته روی بستر چاپ شده و در یک اجاق حرارت داده می‌شوند.

یک مزیت این است که می توان مقاوت ها را در کمتر از مقادیر مشخص شده ساخت و سپس بوسیله سایش یا تبخیر انتخابی توسط یک لیزر پالسی آنها را تنظیم کرده خازنهای کوچک سرامیکی را می توان همراه با مدارهای یکپارچه یا ترانزیستورهای منفرد در جای خود در الگوی اتصالات داخلی متصل کرد.

مزایای مجتمع سازی

ممکن است به نظر آید که ساخت مدارهای مجتمع شامل تعداد زیادی قطعه به هم متصل شده روی یک بستر si از جنبه های فن و اقتصادی مخاطره آمیز خواهد بود؛ در حالیکه حقیقت این است که روشهای نوین امکان انجام این کار را به صورت مطمئن و نسبتا کم هزینه فراهم ساخته اند.

در بیشتر مواقع یک مدار کامل روی تراشه Si را می توان بسیار ارزانتر و مطمئن تر از یک مدار مشابه با استفاده از قطعات مجزا تولید کرد. دلیل اصلی این امر ساخت صدها مدار مشابه بطور همزمان روی پولک Si است.

این فرآیند تولید گروهی نامیده می‌شود.

علیرغم پیچیدگی و هزینه بالای مراحل ساخت برای یک پولک، تعداد زیاد مدارهای مجتمع بدست آمده هزینه نهایی هر یک را بطور نسبی پایین می‌آورد.

IC ها امکان افزودن اقتصادی قطعات متعددی را دارا هستند، همچنین اطمینان پذیری بهتری دارند؛ زیرا ساخت تمام قطعات و اتصالات داخلی روی یک بستر محکم انجام شده و در نتیجه معایب ناشی از اتصالات سیم کاری به میزان بسیار زیادی کاهش می‌یابد.

برخی از مزایای کوچک سازی مربوط به زمان پاسخ و سرعت انتقال یکسان بین مدارها است.

کاربرد

مدارهای پیچیده را می‌توان برای استفاده در سفینه فضایی ، کامپیوترهای بزگ و کاربردهای دیگری که استفاده از مجموعه بزرگی از قطعات مجزا در آنها غیر عملی است به میزان بسیار زیادی کوچک کرد. یقینا عناصر مجزا نقش مهمی در توسعه مدارهای الکترونیکی داشته اند، با این وجود امروزه بیشتر مدارها به جای استفاده از مجموعه عناصر منفرد روی یک تراشه Si ساخته می‌شوند.

این بخش نیز به پایان رسید. در بخش سوم این مقاله مدارهای مجتمع دیجیتال را بررسی خواهیم نمود.

موفق و پیروز باشید…