電氣工程師通常稱這些包裝為零件或設備,出于充分的原因,它們看起來像零件,作為零件購買,通常作為零件使用。然而,如果我們把這個詞解釋為電阻器、電容器、電感器、二極管和晶體管,工程師們就會知道它們實際上不是零件。相反,這些黑色包裝實際上是電路。
什么是集成電路?
晶體管的一個非常有價值的特性是它們可以非常小,這又使我們可以將復雜的功能壓縮到一個很小的物理區(qū)域中。但是,一個微觀晶體管在宏觀世界中不是很有用:我們如何將其插入面包板或測量其電壓?組裝機如何將其放置在PCB上?
集成電路(IC)的創(chuàng)建是在晶體管的微觀世界和人類必須生活的宏觀現(xiàn)實之間架起橋梁的技術。通過將由多個晶體管(和其他組件)組成的電路集成到可以由人和機器處理的單個封裝中,IC設計人員可以使其他工程師受益于可以使半導體器件小型化的便捷性。IC還確保了我們不必繼續(xù)解決已經(jīng)解決的問題:復雜,高性能的設計可以快速,輕松地集成到無數(shù)不同的系統(tǒng)中,因為工程師可以購買該設計作為經(jīng)過驗證的,特性全面的IC創(chuàng)建定制的電路來實現(xiàn)或多或少的相同功能。
IC中有什么?
下圖顯示了集成電路的基本結構。
芯片是一種半導體材料(通常是硅),已通過摻雜,化學氣相沉積,金屬化和光刻技術轉變?yōu)楣δ茈娐贰?該制造過程實際上產(chǎn)生了由多個電路組成的晶圓,然后通過切割將其分離。)芯片被封裝在封裝中,接合線在封裝的端子(也稱為引腳)與芯片上相應的節(jié)點之間形成電連接。
IC封裝類型
根據(jù)集成電路的物理結構,可以將其分為兩大類。通孔IC的引腳較長,貫穿PCB,并從底部焊接;表面貼裝IC的針腳較短,不延伸到板的另一側。下圖顯示了通孔IC(在右側)和表面安裝IC(在左側)。
常見的情況是看到?jīng)]有突出引腳的IC封裝。這些封裝可節(jié)省PCB面積,但也很難或不可能用手焊接。這是兩個示例:
該封裝的底面具有扁平的,非突出的端子和一個大的散熱墊
球柵陣列(BGA)封裝的示例
集成電路已成為電氣工程師處理諸如消費類電子產(chǎn)品,航空航天系統(tǒng)和醫(yī)療設備等各種應用的必備工具。在本章的其余部分,我們將探討不同類別的IC提供的功能。不過,首先,我們應該討論模擬電路和數(shù)字電路之間的區(qū)別,這將是下一個教程的主題。