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Circuitos Integrados: Tipos y Características

¿Qué son los circuitos integrados?

Un circuito integrado (CI), que entre sus nombres más recurrentes se conoce como chip, es una estructura semiconductora donde son fabricados bastantes resistencias pequeñas, además condensadores y transistores.

Un CI se puede usar como un amplificador, como oscilador, como temporizador, como contador, como memoria de PC, o microprocesador. Un CI especial, se puede clasificar como lineal o como digital, todo es dependiente para que sea su aplicación.

Los CI se hicieron probables por medio de descubrimientos experimentales que daban a conocer que artefactos semiconductores podían hacer las funcionalidades de los tubos de vacío, de esta forma como a los adelantos investigadores de la construcción de semiconductores en la época del siglo XX.

La incorporación de enormes proporciones de chicos transistores dentro de un reducido espacio fue un enorme avance en la preparación manual de circuitos usando elementos electrónicos sutiles.

La aptitud de producción masiva de los circuitos integrados, de esta forma como la fiabilidad y acercamiento a la creación de un diagrama a bloques en circuitos, aseguraba la ligera adopción de los circuitos integrados estandarizados en vez de diseños usando transistores sutiles.

Circuitos Integrados Lineales

Los circuitos integrados lineales tienen siempre salida variable (teóricamente capaces de poder bastantes estados) que dependen del nivel de la señal de entrada en el circuito.

Idealmente, cuando la salida momentánea se representa de manera gráfica contra la entrada momentánea, se expone en la gráfica como una línea recta. Los circuitos integrados lineales se usan tanto como audio continuidad y como amplificadores de radiofrecuencia.

Los circuitos integrados digitales trabajan a sólo unos pocos escenarios o estados muy establecidos, en lugar de en un rango de amplitud de señal. Estos gadgets se usan en los ordenadores, módems, redes de ordenadores y contadores de continuidad.

Los bloques esenciales de circuitos integrados digitales de creación son puertas lógicas, que trabajan con datos binarios, llamados de esta forma bajo (0 lógico) y prominente (1 lógico).

Con respecto al nivel de incorporación y el número de elementos, los circuitos integrados se clasifican en:

  • SSI (Small Scale Integration) reducido nivel: compuesto de entre 10 a 100 transistores
  • MSI (Medium Scale Integration) medio: compuesto de entre 100 a 1.000 transistores
  • LSI (Large Scale Integration) grande: compuesto de entre 1.000 a 10.000 transistores
  • VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: compuesto de entre 10.000 a 100.000 transistores
  • ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: compuesto de entre 100.000 a 1.000.000 transistores
  • GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: compuesto de entre bastante más de 1 millón de transistores

Algunos son diseñados y fabricados para cumplir una utilidad específica dentro de un sistema más grande y más complejo.

Generalmente, la construcción de los circuitos integrados es complicada debido a que tienen una alta incorporación de elementos en un espacio muy achicado, de manera que llegan a ser microscópicos.

Por otro lado, aceptan enormes simplificaciones en relación a los antiguos circuitos, además de un montaje más eficiente y ágil.

Tipos de Circuitos Integrados

Hay una cantidad enorme de diferentes circuitos integrados. Varios de los cuales incluyen:

  • Los Circuitos Lógicos
  • Los Circuitos Comparadores
  • Circuitos Amplificadores Operacionales
  • Circuitos Amplificadores de Audio
  • Circuitos Temporizadores
  • Circuitos Conmutadores

 

Otros tipos de circuitos integrados

Existe una cantidad enorme de diversos circuitos integrados. Una gran variedad de circuitos integrados que se hicieron con un objetivo particular como la grabación de sonido digital.

La mayor parte de circuitos integrados traen un manual de información (datasheet) de cómo utilizarlos.

¿Cómo se fabrican los Circuitos Integrados?

Los Circuitos Integrados digitales accesibles se fabrican desde pastillas de silicio. el procesamiento del silicio para conseguir CI o chips es subjetivamente difícil .

El silicio usado para la construcción de chips es de una pureza de orden del 99.9% . una vez sintetizado, el silicio se funde en una atmósfera inerte y se cristaliza con apariencia de barras cilíndricas de hasta 10cm de diámetro y 1 m de extenso .

Cada elemento  se corta en pequeñas tablillas de 0.25 a 0.50 mm de espesor y las superficies de estas últimas se pulen hasta quedar brillantes.

En relación de su tamaño, se consiguen numerosos centenares de circuitos idénticos (chips) sobre las dos superficies por medio de un desarrollo llamado planar, el mismo usado para producir transistores en masa.

Para crear un chip, las pastillas de silicio se procesan primero para llevar a cabo transistores. una pastilla de silicio por sí misma es aislante y no conduce corriente.

Los transistores se crean añadiendo impurezas como fósforo o arsénico a ciertas zonas de la pastilla. las conexiones se hacen por medio de líneas metálicas.

Cada aspecto de manera sobre la pastilla esparciendo en las zonas seleccionadas un químico asegurador sensible a la luz llamado photoresist, el cual forma una película muy delgada sobre la área de la pastilla. La pastilla es entonces bombardeada con luz, por medio de un proyector deslizante muy exacto llamado alineador óptico.

El alineador tiene un gadget muy reducido llamado recubierto, que impide que la luz incida sobre puntos particulares de la pastilla, cuando la luz consigue un sector cierta de la pastilla descarta el photoresist que se encuentra en esa región. a este desarrollo se le denomina fotolitografía.

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Por medio de un desarrollo de revelado, el químico se deposita en las zonas descubiertas por la luz e ignora las encubiertas por la máscara. Estas últimas zonas, aún están recubiertas de resistencias.

La exactitud del alineador óptico establece que tan fino puede hacerse un limitador. Hace unas décadas era complicado llevar a cabo transistores de menos de 11 micras de tamaño. En este momento, los transistores alcanzan tamaños inferiores a una agilidad de respuesta de los equipos.

Ahora, la pastilla se excita a altas temperaturas. Esto origina que el silicio no procesado del área, se convierta en óxido de silicio (SiO2). El SiO2 se esparce sobre el área de la pastilla y forma sobre la misma, una delgada película aislante de unas escasas micras de espesor.

De esta forma se obtiene el primer nivel de metalización de chips. Para conseguir una exclusiva cubierta de metalización, el SiO2 se habla de nuevo con “photoresist” y se muestra al alineador óptico, repitiéndose el mismo trámite seguido con el silicio del primer nivel.

Las distintas capas van creciendo una sobre otra formando una composición similar a un sandwich, con el SiO2 como el pan y el metal o el silicio dopado como la salchicha, la mayor parte de Circuitos Integrados no se hacen con mas de tres capas de metalización.

Tipos de circuitos integrados

Delimitaciones de circuitos integrados

Hay algunos parámetros físicos y baratos al avance de los circuitos integrados. Fundamentalmente, son barreras que se van alejando al hacer mejor la tecnología, pero no desaparecen. Las primordiales son:

Disipación de potencia

Los circuitos eléctricos disipan capacidad. Cuando el número de elementos integrados en un volumen dado crece, las demandas en relación a disipación de esta capacidad, además crecen, calentando el sustrato y degradando el accionar del gadget.

Además, en varios casos es un sistema de realimentación efectiva, tal es así que cuanto más grande sea la temperatura, más corriente conducen, fenómeno que se acostumbra llamar “embalamiento térmico” y, que si no se impide, llega a eliminar el gadget.

Los amplificadores de audio y los reguladores de tensión son proclives a este fenómeno, por lo cual acostumbran integrar protecciones térmicas.

Los circuitos de capacidad, evidentemente, son los que más energía tienen que disipar. Para eso su cápsula tiene dentro partes metálicas, en contacto con la parte de abajo del chip, que sirven de conducto térmico para trasladar el calor del chip al disipador o al ámbito.

La reducción de resistividad térmica de este conducto, de esta forma como de las novedosas cápsulas de compuestos de silicona,12​ aceptan superiores disipaciones con cápsulas más pequeñas.

Los circuitos digitales resuelven el inconveniente reduciendo la tensión de nutrición y usando tecnologías de bajo consumo, como CMOS. Todavía en los circuitos con más consistencia de incorporación y altas velocidades, la disipación pertenece a los superiores inconvenientes, llegándose a usar experimentalmente algunos tipos de criostatos.

Exactamente la alta resistividad térmica del arseniuro de galio es su defecto para hacer circuitos digitales con él.

Autoinducción y capacidades del circuito

Este efecto tiene relación primordialmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula y el circuito donde va montada, limitando su continuidad de desempeño. Con pastillas más pequeñas se disminuye la aptitud y la autoinducción de ellas.

Es considerable sostener la impedancia de las líneas y, aún más, en los circuitos de radio y de microondas.

Límites en los componentes

Los elementos accesibles para integrar tienen algunas restricciones, que difieren de sus contrapartidas discretas.

  • Resistores: Son indeseables por requerir una cantidad enorme de área. Por esto sólo se utilizan valores reducidos y en tecnologías MOS se eliminan completamente.
  • Condensadores:Sólo son probables valores muy reducidos y a costa de mucha área. Como ejemplo, en el amplificador operacional μA741, el condensador de estabilización viene a ocupar un cuarto del chip.
  • Inductores: Se utilizan frecuentemente en circuitos de radiofrecuencia, siendo híbridos frecuentemente. Generalmente no se tienen dentro.

A lo largo de el desarrollo de construcción de los circuitos integrados se van juntando los defectos, tal es así que cierto número de elementos del circuito final no trabajan de manera correcta.

Cuando el chip integra un número más grande de elementos, estos elementos defectuosos disminuyen la proporción de chips funcionales.

Es por esto que en circuitos de memorias, entre otras cosas, donde hay millones de transistores, se fabrican bastante más de los necesarios, de forma que se puede cambiar la interconexión final para conseguir la organización detallada.

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