Микросхемы

В настоящее время микросхемам отводится огромная роль в жизни любого человека. С их помощью созданы практически все окружающие бытовые приборы, обеспечивается функционирование автоматических систем управления, движение транспорта, работа кассового оборудования в торговых точках. Микросхемы – это кирпичики, из которых построены телевизоры, стиральные машины, пылесосы, кофеварки, детские игрушки, таймеры, электронные музыкальные инструменты. 

Что такое микросхема

Микросхема представляет электронный блок миниатюрного исполнения по преобразованию и обработке сигналов. Отличается высокой плотностью упаковки компонентов микросхемы: диодов, транзисторов, резисторов, активных и пассивных элементов, их количество может измеряться десятками тысяч. Внешне она выглядит как целостная конструкция. Микросхема может выполнять задачи одного из функциональных блоков ЭВМ или радиоприемника, электронного часового механизма. Чтобы защитить устройство от внешнего воздействия и упрощения ведения последующих монтажных работ, микросхему помещают в корпус. Первоначально это были металлические оболочки прямоугольного или круглого исполнения с гибкими выводами по периметру. Имеющиеся недостатки в виде громоздкости преодолены в представленном в 60-е годы DIP корпусе – жесткой прямоугольной конструкции с размещенными с двух сторон выводами, их количество могло достигать 64 шт., но чаще останавливались на числе до 40. С учетом роста требований к плате по количеству выводов, ее размеры постоянно увеличивались, при этом возникла потребность в конструкциях с возможностью наружного монтажа. Результатом стал переход на корпуса SOIC. Несмотря на огромное разнообразие микросхем, их можно разделить на несколько групп.

Классификация микросхем в зависимости от назначения:

1. Цифровые микросхемы применяются для обработки дискретных сигналов. К этому классу чипов принадлежат устройства памяти, простые элементы логики и сложнейшие микропроцессоры.
2. Аналоговые микросхемы позволяют работать с непрерывными сигналами, например, звуковыми. К этому классу компонентов относятся датчики измерения, линейные стабилизаторы, пассивные элементы, усилители звуковой частоты.
3. Аналого-цифровые открывают возможности для преобразования аналоговых сигналов в дискретные и наоборот, а также применяются для их модулирования, усиления, декодирования и преобразования. Наибольшее применение микросхемы данного вида находят в случае необходимости присоединения цепей с измерительными датчиками к устройствам вычисления.

Интегральные схемы: особенности, история изобретения, преимущества

Интегральной схемой принято считать чип, выполненный на основе полупроводникового материала. В его составе наблюдаются активные и пассивные компоненты. Маломощные транзисторы отличаются миниатюрными размерами, которые составляют доли микрона. Идея объединения множества электронных компонентов в масштабах одного полупроводникового кристалла выдвинута в 1952 году и предлежит Джеффри Даммеру. На то время ее техническое воплощение было невозможно в связи с недостаточным уровнем технического развития. Прототип интегральной микросхемы разработан в 1959 году. Идея была запатентована Джеком Килби, он же разработал первые, далекие от совершенства варианты. Проблема изоляции компонентов микросхемы: транзисторов, конденсаторов, датчиков решена при помощи их размещения на полупроводниковом кристалле. Первоначально при создании использовались стандартные компоненты микросхемы: усилители, транзисторы, конденсаторы, резисторы. В 1961 году Том Лонго использовал в одной схеме отличающиеся по конструкции транзисторы, которые уже получили признание первой интегральной микросхемы. 

Преимущества интегральных схем:

• компактность достигается за счет высокой плотности размещения компонентов, она в 10-50 раз выше, чем при единичном их размещении;
• миниатюрный вес;
• небольшой вес и крохотные размеры способствуют снижению энергопотребления, мощность находится в пределах 10 - 200 мВт, таким образом возможно применение меньшего источника питания;
• использование прогрессивных передовых технологий изготовления, применение малого количества материалов привело к снижению стоимости интегральной схемы, что положительно сказывается на общей цене изделия;
• за счет уменьшенного количества соединений, повышена надежность и долговечность устройства;
• уменьшенное энергопотребление и высокая скорость переключения способствовали быстродействию оборудования на базе интегральных схем.

Появление микросхем произвело настоящую революцию в электронике. Чипы позволили значительно уменьшить габариты оборудования, упростить ведение монтажных работ и поиск неисправностей, открыли широкие возможности для разработки устройств на основе огромных вычислительных мощностей. Интегральная микросхема представляет собой вычислительное устройство обработки информации. Благодаря полевым транзисторам микросхемы, входной ток преобразуется в единицы и ноли, которые образуют логические базовые функции. Современные технологии позволяют использовать в одной микросхеме транзисторы, количество которых измеряется миллиардами, на их основе собирать ПК и интеллектуальную электронику. Микросхемы относятся к разделу комплектующих. Самостоятельно они не представляют работоспособную единицу, применение возможно только в составе разнообразных устройств различной степени сложности, совместно с другими компонентами. Ввиду их особой сложности, изготовление ведется специалистами высокой квалификации на специальном уникальном оборудовании.