Što je silikonski integrirani krug?

Silicijski integrirani krug (IC) je kompaktni funkcionalni elektronički sklop koji sadrži poluvodiče na bazi silicija. Poluvodiči imaju karakteristike vodljivosti koje se mogu kontrolirati na različite načine. Integrirani sklop, također poznat kao čip ili mikročip, smatra se malom komponentom s terminalima u rasponu od osam pinova ili više. Integracijski IC-ovi vrlo velikih razmjera koriste se u računalnim uređajima koji sadrže više od milijun silicijevih tranzistora. Tranzistori su uređaji s tri terminala koji djeluju kao strujno kontrolirani strujni ventili i poput elektromagnetskih releja, ali s kontinuiranom kontrolom struje umjesto kontrole u dva stanja ili on/off.

Poluvodič koji se koristi u silicijskom integriranom krugu glavni je entitet koji se naziva poluprovodnički uređaj. Prije nego što je prvi čvrsti uređaj stavljen u komercijalnu upotrebu, način kontrole protoka elektrona bio je korištenje vakuumske cijevi s grijačem, katodom, pločom i barem kontrolnom rešetkom. Veličina i zahtjevi za snagom vakuumskih cijevi sada ih čine popularnim samo u specijaliziranim područjima kao što su pojačala velike snage za audio i radio aplikacije. Silicijski integrirani krug vrlo je popularan i zbog dostupnosti silicija, budući da se uobičajeni spoj silicija posvuda nalazi kao obični pijesak. Pravilnim zagrijavanjem u nedostatku kisika, proizvođači poluvodiča mogu proizvesti čisti silicij, koji se može dalje obraditi kao diode, tranzistori i IC.

Silicijski integrirani krug ne koristi se za primjene radio signala zbog ograničenja silicijevih poluvodičkih uređaja koja su pokrivena boljim signalnim performansama drugih poluvodiča kao što su germanijevi poluvodiči. U mobitelima, strujni krugovi audio i izmjenične struje (AC)/istosmjerne struje (DC) koriste silicijeve poluvodičke IC-ove. Računala i drugi digitalni uređaji koriste mnoge silikonske IC-ove. Iz praktične utičnice, napajanje koristi silikonske diode sposobne izravno ispravljati glavni izmjenični napon. Ove diode su obično u zatvorenom prekidačkom napajanju koje koristi čipove regulatora snage na bazi silicija koji su obično tipa modulacije širine impulsa (PWM), koji daje povratnu informaciju izlaznim DC razinama kao promjenama radnog ciklusa impulsa snage.

Većina elektroničkih sklopova za relativno niske frekvencije koristi poluvodiče na bazi silicija. Silicijska dioda je najpopularnija niskofrekventna energetska dioda dostupna na tržištu. Ostali sklopni poluvodiči, kao što su silicij kontrolirani ispravljač (SCR), uređaj s tri terminala AC (TRIAC) i većina tranzistora audio snage, izrađeni su od silikonskih poluvodiča. U solarnim fotonaponskim panelima uočeno je da silicijski spojevi koji su izloženi sunčevoj svjetlosti proizvode električni potencijal preko terminala. To dovodi do široke upotrebe solarnih panela na bazi silicija koji obećavaju da će postati sve jeftiniji kako se postižu sve više istraživačkih i proizvodnih otkrića.