يتم تصنيع كل الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها في حياتنا اليومية ، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والثلاجات وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وجميع الأجهزة الكهربائية والإلكترونية الأخرى باستخدام بعض الدوائر البسيطة أو المعقدة ، تتحقق الدوائر الإلكترونية متعددة باستخدام المكونات الكهربائية والإلكترونية مرتبطة مع بعضها البعض من خلال ربط أسلاك أو إجراء الأسلاك لتدفق التيار الكهربائي من خلال مكونات متعددة من الدائرة، مثل المقاومات ، المكثفات ، لفائف، الثنائيات والترانزستورات.

تصنيف أنواع الايسسهات

يمكن تصنيف الدوائر إلى أنواع مختلفة بناءً على معايير مختلفة ، على سبيل المثال ، بناءً على الوصلات: الدوائر المتسلسلة والدوائر المتوازية ، على أساس حجم وعملية تصنيع الدائرة: الدوائر المتكاملة والدوائر المنفصلة ، وبناءً على الإشارة المستخدمة في الدائرة: الدوائر التناظرية والدوائر الرقمية.

ما هي الايسسهات

الدائرة المتكاملة أو IC أو الرقاقة أو عبارة عن مجموعة دوائر إلكترونية مجهرية يتم تشكيلها عن طريق تصنيع المكونات الكهربائية والإلكترونية المختلفة المقاومات والمكثفات والترانزستورات وما إلى ذلك ، على رقاقة مادة أشباه الموصلات السليكون ، والتي يمكن أن تؤدي عمليات مشابهة لدوائر إلكترونية منفصلة كبيرة مصنوعة من مكونات إلكترونية منفصلة.

بما أن جميع هذه الصفائف من المكونات والدوائر المجهرية وقاعدة مواد رقاقة أشباه الموصلات يتم دمجها معًا لتشكيل شريحة واحدة ، وبالتالي ، يطلق عليها اسم الدائرة المتكاملة أو رقاقة متكاملة أو رقاقة صغيرة.

يتم تطوير الدوائر الإلكترونية باستخدام مكونات إلكترونية فردية أو منفصلة بأحجام مختلفة ، بحيث تزيد تكلفة وحجم هذه الدوائر المنفصلة مع عدد المكونات المستخدمة في الدائرة. للتغلب على هذا الجانب السلبي ، تم تطوير تقنية الدوائر المتكاملة قام جاك كيلبي من شركة Texas Instruments بتطوير أول دائرة متكاملة أو دائرة متكاملة في الخمسينات وبعد ذلك ، قام روبرت نويس من شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات بحل بعض المشاكل العملية لهذه الدائرة المتكاملة.

أنواع الايسسهات

الدوائر الرقمية المتكاملة

تُسمى الدوائر المتكاملة التي تعمل فقط عند بعض المستويات المحددة بدلاً من العمل على جميع مستويات اتساع الإشارة باسم الدوائر المتكاملة الرقمية ، وقد تم تصميمها باستخدام عدد من البوابات المنطقية الرقمية والمضاعفات والوجه المتأرجح والمكونات الإلكترونية الأخرى للدوائر ، تعمل البوابات المنطقية مع بيانات الإدخال الثنائية أو بيانات الإدخال الرقمية ، مثل 0 (منخفضة أو خاطئة أو منطق 0) و 1 (عالية أو صحيحة أو منطقية 1).

الدوائر المتكاملة التناظرية

تسمى الدوائر المتكاملة التي تعمل عبر نطاق مستمر من الإشارات باسم الدوائر المتكاملة التناظرية ، وتنقسم هذه الخطى الدوائر المتكاملة و ترددات الراديو الدوائر المتكاملة ، وربما تكون العلاقة بين الجهد والتيار غير خطية في بعض الحالات على مدى طويل من الإشارة التناظرية المستمرة.

يعتبر IC التناظري المستخدم بشكل متكرر مضخمًا تشغيليًا أو يُسمى ببساطة كمضخم تشغيلي ، مشابه لمكبر الصوت التفاضلي ، ولكنه يمتلك كسبًا عاليًا جدًا للجهد ، وهو يتألف من عدد أقل من الترانزستورات مقارنةً بالـ ICs الرقمية ، ومن أجل تطوير دوائر متكاملة محددة للتطبيقات التناظرية ASICs التناظرية ، يتم استخدام أدوات محاكاة محوسبة.

الدوائر المتكاملة المختلطة

تسمى الدوائر المتكاملة التي يتم الحصول عليها من خلال الجمع بين الدوائر المتكاملة التناظرية والرقمية على شريحة واحدة باسم الدوائر المتكاملة المختلطة ، تعمل هذه الدوائر المتكاملة كمحولات رقمية إلى تناظرية ومحولات رقمية إلى محولات ( محولات D / A و A / D) و ICs على مدار الساعة / التوقيت ، تعد الدائرة الموضحة في الشكل أعلاه مثالاً على دائرة متكاملة مختلطة وهي صورة لمستقبل رادار من 8 إلى 18 جيجاهرتز للشفاء الذاتي.

هذه الأنظمة ذات الإشارة المختلطة على رقاقة هي نتيجة للتقدم في تكنولوجيا التكامل ، والتي مكنت من دمج الوظائف الرقمية والمتعددة التناظرية و RF على شريحة واحدة.

الدوائر المنطقية

تم تصميم هذه الدوائر المتكاملة باستخدام البوابات المنطقية التي تعمل مع المدخلات والمخرجات الثنائية (0 أو 1) ، تستخدم في الغالب كصناع قرار استنادًا إلى جدول المنطق أو الحقيقة لبوابات المنطق ، فإن جميع البوابات المنطقية المتصلة في IC تعطي ناتجًا استنادًا إلى الدائرة المتصلة داخل IC بحيث يتم استخدام هذا الإخراج لأداء مهمة محددة محددة.[1]

تطور الايسسهات

في الأيام الأولى تم تصميم أجهزة الكمبيوتر باستخدام الترانزستورات والأنابيب المفرغة ، خلال هذه الفترات كانت أجهزة الكمبيوتر ضخمة الحجم وقدرتها محدودة ، كانوا بحاجة إلى نظام تبريد ضخم وأجروا عمليات محدودة جدًا في كل مرة.

خلال عام 1959 اخترع عالمان مختلفان IC ، قام جاك كيلبي من شركة Texas Instruments بعمل أول جرمانيوم له خلال عام 1959 ، وقام روبرت نويس بعمل أول جهاز من السيليكون له خلال نفس العام.

لكن الايسسهات لم تكن هي نفسها منذ يوم اختراعها لقد طوروا طريقًا طويلاً والطريقة التي تطورت بها هي:

SSI:عبارة عن تكامل بمقياس صغير يمكنه دعم ما يصل إلى 100 مكون إلكتروني لكل شريحة.
MSI: هو تكامل متوسط الحجم يمكنه دعم ما يصل إلى 3000 مكون إلكتروني لكل شريحة.
LSI: هو تكامل واسع النطاق يمكنه دعم 100000 مكون إلكتروني في شريحة واحدة.
VLSI:هو تكامل واسع النطاق للغاية يمكن أن يدعم 1000000 مكون إلكتروني في شريحة واحدة.
ULSI: يمكن أن يدعم التكامل واسع النطاق الفائق أكثر من مليون مكون إلكتروني في شريحة واحدة.[2]

مزايا الايسسهات

مصغرة الحجم، نظرًا لاستخدام عملية التصنيع لدمج المكونات النشطة والسلبية في رقاقة السيليكون، يصبح IC أصغر كثيرًا عند مقارنتها بدائرة منفصلة ، قد تكون أصغر ألف مرة على الأقل.
نظرًا للحجم الصغير ، فإن وزن IC ينقص أيضًا عند مقارنته بالدائرة المنفصلة.
لإنتاج المئات من الدوائر المنفصلة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لنفس المنطق يستغرق المزيد من الوقت وزيادة عامل التكلفة ،ولكن بالنسبة لإنتاج المئات من IC ، ستكون تكلفة الإنتاج منخفضة جدًا وأقل استهلاكًا للوقت.
سوف تكون PCB المكونة من الوصلات الملحومة أقل موثوقية ، ولا توجد هذه المشكلة في IC بسبب عدم وجود مفاصل ملحومة ، مع عدد أقل من التوصيلات البينية ، وبالتالي موثوقة للغاية.
يتسبب الحجم الصغير لجهاز IC في

تقليل استهلاك الطاقة

وتقليل فقدان الطاقة.
يعتبر IC منخفض التكلفة.
زيادة سرعة التشغيل بسبب عدم وجود تأثير السعة الطفيلية.
بما أن IC يتم إنتاجه بكميات كبيرة ، فستكون معاملات درجة الحرارة والمعلمات الأخرى متطابقة بشكل وثيق.
تحسين الأداء الوظيفي حيث يمكن تصنيع الدوائر الأكثر تعقيدًا لتحقيق خصائص أفضل.

عيوب الايسسهات

الايسسهات معقدة وربما تكون مكلفة ، إذا تم استخدام هذه الدوائر المتكاملة تقريبًا وأصبحت معيبة ، فيجب استبدالها بدائرة جديدة ،لا يمكن إصلاحها لأن المكونات الفردية داخل IC صغيرة جدًا.
لا يتجاوز تصنيف الطاقة لمعظم الايسسهات أكثر من 10 واط ، وبالتالي ليس من الممكن تصنيع IC عالية الطاقة.
لا يمكن دمج بعض المكونات مثل المحولات والمحرِّضات في IC ، يجب توصيلها خارجيًا بدبابيس أشباه الموصلات.[3]