مدار مجتمع (IC) یک تراشه سیلیکونی است که با مدارهای الکتریکی و ترانزیستورها تعبیه شده است. یک آی سی مجموعه ای از اجزای الکترونیکی شامل مقاومت ها، ترانزیستورها، خازن ها و غیره است که همه در یک تراشه کوچک جمع شده اند و به هم متصل شده اند تا به یک هدف مشترک دست یابند. یک IC معمولی حاوی میلیون ها ترانزیستور میکروسکوپی در هر میلی متر مربع است و میزان مدارهای این تراشه ها به مرور زمان افزایش یافته است. در واقع آن ها قلب و مغز اکثر مدارها هستند. مدارهای مجتمع جایگزین ترانزیستورهای سنتی هستند که اندازه بسیاری از دستگاه های الکتریکی را تا حد زیادی کاهش داده است. تراشه های آی سی ممکن است به ریز تراشه ها، نیمه هادی ها یا تراشه های سیلیکونی نیز گفته شوند.
ساخت IC :
آی سی با استفاده از یک sliver از سیلیکون خالص به عنوان یک پایه ساخته شده است. این sliver یا تراشه، از سیلیکون با آلومینیوم در یک فرآیند شناخته شده به عنوان فتولیتوگرافی پوشش داده شده است. این فرآیند الگویی از ترانزیستورها را به سیلیکون می دهد و این الگو را به بخشی دائمی از تراشه سیلیکون تبدیل می کند.
در حالی که آی سی خودش ریز است، اجزای تشکیل دهنده آن نیز بسیار نازک هستند و اتصالات بین این لایه ها بسیار پیچیده است. این الگوهای ترانزیستور توسط تولید کنندگان نرم افزار و الکترونیک توسعه داده می شوند و اغلب اختصاصی هستند. تغییرات در الگو می تواند بر چگونگی کار مدار تأثیر بگذارد و کاربرد آن ها را برای آن چه استفاده می شود مشخص کند. برای سهولت کار در اتصال به آی سی، آن را بسته بندی می کنند. بسته آی سی، قالب ظریف و ریز را به تراشه مشکی تبدیل می کند که همه ما با آن آشنا هستیم.
موارد استفاده IC :
هنگامی که یک تراشه آی سی کامل شد، می توان از آن در طیف گسترده ای از کاربردهای الکتریکی استفاده کرد. تقریباً هر جزء الکترونیکی در جهان امروز شامل یک یا چند مدار یکپارچه است. این تراشه ها در رایانه ها، تلفن ها، خودروها، ماشین آلات و تجهیزات پزشکی یافت می شوند. آن ها در همه چیز از لوازم خانگی ساده گرفته تا دستگاه های پیچیده هوایی مورد استفاده قرار می گیرند و بخش مهمی از تقویت کننده عملیاتی است.
انواع IC :
انواع مختلفی از مدارها وجود دارد که هر یک از آن ها دارای ابعاد منحصر به فرد، نوع نصب و یا تعداد پین هستند. تمام آی سی ها قطبی هستند و هر پین از نظر مکان و عملکرد منحصر به فرد است. مدارهای مجتمع می توانند دیجیتال یا آنالوگ باشد و برخی حتی ممکن است حاوی هر دوی این فناوری ها باشند. تراشه های دیجیتال آی سی با استفاده از ترکیب صفرها و یک ها بر روی یک سیستم دودویی کار می کنند. آن ها در درجه اول در ریزپردازنده ها، رایانه ها و دستگاه های کنترل یافت می شوند. واحدهای آی سی آنالوگ از سیگنال های پیوسته برای انتقال جریان های الکتریکی استفاده می کنند. تراشه های آنالوگ را می توان در بسیاری از حسگرها، منابع تغذیه و سیستم های تقویت یافت.
مزایای IC :
آی سی ها علاوه بر اندازه بی نهایت کوچک خود، مزایای بیشتری نسبت به فن آوری های ترانزیستور قدیمی دارند. اندازه آن ها به آن ها اجازه می دهد تا سیگنال های الکتریکی پیچیده ای را در یک فضای بسیار کوچک حمل کنند که در نتیجه تلفن های همراه، رایانه ها، اتومبیل ها و دیگر دستگاه های الکتریکی کوچکتر به وجود می آیند. با بهبود تکنولوژی آی سی، می توانیم انتظار داشته باشیم که این دستگاه ها جمع و جورتر شوند.
اندازه کوچک آنها نیز به انتقال سیگنال های الکتریکی بسیار سریع کمک می کند. از آنجا که فاصله کمی برای یک جریان برای سفر در داخل یک مدار یکپارچه وجود دارد، سیگنال ها بسیار سریع منتقل می شوند، که زمان پردازش را سرعت می دهد. این زمان پردازش سریع و فاصله سفر کوتاه نیز به بهبود کارایی کلی کمک می کند و در نتیجه مصرف برق کمتری به وجود می آید. این امر نه تنها منجر به بهبود بهره وری برای کاربران می شود، بلکه هزینه های انرژی را نیز کاهش می دهد و برای به حداقل رساندن تأثیر زیست محیطی تولید انرژی کمک می کند.
نصب IC :
یکی از اصلی ترین ویژگی های متمایز نوع آی سی، نحوه اتصال آن ها به صفحه مدار است. همه آی سی ها به یکی از دو نوع نصب تقسیم می شوند: از طریق سوراخ (PTH) یا از طریق سطح نصب (SMD یا SMT). آی سی های سوراخ به طور کلی بزرگتر هستند و کار با آن ها بسیار آسان تر است. آن ها طوری طراحی شده اند که از یک طرف تخته گیر کرده و به طرف دیگر لحیم می شوند.
اندازه آی سی های سطح نصب شده از کوچک تا خیلی کوچک است. همه آن ها به گونه ای طراحی شده اند که در یک طرف تخته مدار قرار می گیرند و به سطح لحیم می شوند. پین های یک آی سی SMD یا از یک طرف خارج می شوند و عمود بر تراشه هستند، یا گاهی اوقات به صورت ماتریسی در پایین تراشه قرار می گیرند. آی سی های موجود در این نوع سازگار با دست نیستند. آن ها معمولاً برای کمک به فرآیند به ابزارهای خاصی نیاز دارند.
DIP (آی سی های دوتایی درون خطی) :
DIP، مخفف بسته دو خطی، متداول ترین IC از طریق سوراخ است که با آن روبرو خواهید شد. این تراشه های کوچک دارای دو ردیف سنجاق موازی هستند که به طور عمود از یک محفظه پلاستیکی مستطیل شکل سیاه گسترش یافته اند.
آی سی های (SMD / SMT) :
این روزها انواع بسیار متنوعی از انواع آی سی های نصب سطح وجود دارد. برای کار با IC های بسته بندی شده روی سطح، معمولاً به یک صفحه مدار چاپی سفارشی (PCB) نیاز دارید که دارای الگوی مطابق می باشد که روی آن لحیم شده است.
حسگرها :
سنسورهای دیجیتالی مدرن مانند سنسورهای دما، شتاب سنج ها و ژیروسکوپ ها همه در یک مدار مجتمع قرار می گیرند. این آی سی ها معمولاً کوچک تر از میکروکنترلرها یا سایر آی سی های روی صفحه مدار هستند و تعداد پین آن ها در محدوده سه تا بیست است. آی سی های حسگر DIP در حال نایاب شدن هستند، زیرا اجزای مدرن معمولاً در بسته های QFP، QFN ، حتی BGA یافت می شوند.
