集成電路基礎(chǔ)知識(shí)

晶體三極管、二極管、場(chǎng)效應(yīng)管以及電阻電容等等這些在電子電路中常用的元器件，在實(shí)際使用的時(shí)候總是需要以各種各樣的方式組裝成一定的電路才能工作。對(duì)于一個(gè)稍微復(fù)雜一些的電路，不論多么成熟，總是需要經(jīng)過一定的調(diào)試才能使用，而調(diào)試工作一般都比較復(fù)雜而且費(fèi)時(shí)，降低了人們的工作效率。那么，如何來(lái)解決這個(gè)問題呢?人們經(jīng)過實(shí)踐探索，發(fā)明出了集成電路。
集成電路就是將一個(gè)或多個(gè)成熟的單元電路做在一塊硅材料的半導(dǎo)體芯片上，再?gòu)倪@塊芯片上引出幾個(gè)引腳，作為電路供電和外界信號(hào)的通道。
現(xiàn)在我們以一種叫做“LM386”的集成電路為例，這是一種用作音頻信號(hào)放大的集成電路，它的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如圖1，而它的外觀體積卻很小，如下圖

它的內(nèi)部有這樣多的元件，使用時(shí)只需接上正負(fù)電源和輸入信號(hào)輸出負(fù)載就可以了，非常方便實(shí)用。
我們把這種在一個(gè)外殼中封裝入一個(gè)單元電路，作為一個(gè)具有一定電路功能的器件來(lái)使用的電子元件，叫做“集成電路”。而和集成電路相對(duì)應(yīng)的，使用獨(dú)立的電阻、電容、三極管等器件組裝的電路，就叫做“分立器件電路”，也就是說(shuō)，電路中的各個(gè)元件是獨(dú)立封裝的。
從1962年世界上第一個(gè)集成電路誕生以來(lái)，集成電路的技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，從一塊芯片上集成了幾十個(gè)元器件到集成幾十萬(wàn)、幾百萬(wàn)個(gè)元器件(其中絕大多數(shù)是晶體管)，它在實(shí)際中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。集成技術(shù)的每一次發(fā)展，也都帶來(lái)電子技術(shù)的一次進(jìn)步，尤其在計(jì)算機(jī)方面，從占地上百平方米的老式計(jì)算機(jī)進(jìn)化到可以擺在桌上的個(gè)人計(jì)算機(jī)，集成電路立下了汗馬功勞。
集成電路和分立器件電路相比，有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，由于集成電路中的電路的制造工藝都是相同的，所以設(shè)計(jì)定型后的產(chǎn)品使用時(shí)一般都不存在調(diào)試問題。這樣就大大方便了人們的應(yīng)用；此外，由于集成電路將大量的元器件封裝在很小的一個(gè)外殼里，使得總體成本降低了不少，比用分立器件組裝出的相同功能的電路要便宜的多；而且，用集成電路制造的電子電器，焊接點(diǎn)也少，出故障的可能性也就隨之小了許多，它內(nèi)部元件的連線短，使得電路工作的可靠程度也大大提高；另外，當(dāng)集成電路出故障時(shí)，更換也十分方便。
由于集成電路的種種優(yōu)點(diǎn)，使得它被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)電子領(lǐng)域，慢慢地占領(lǐng)了分立器件的不少“領(lǐng)地”。而今，在各種電器中，處處都有集成電路的身影——收音機(jī)、錄音機(jī)、彩電、全自動(dòng)洗衣機(jī)、電子表等等。可以這樣說(shuō)，我們的生活已經(jīng)完全離不開集成電路了。
(一)集成電路的表示方法

集成電路在電路中通常用字母“IC”表示。由于集成電路形式千變?nèi)f化，所以它沒有固定的電路符號(hào)，通常人們畫出一個(gè)方框、三角形或圓圈代表它，從上面引出幾個(gè)管腳并注明管腳號(hào)代表集成電路的引腳。對(duì)于某些常用的集成電路，比如一些音頻放大電路，人們有一定的習(xí)慣，也就存在著一些約定俗成的畫法。為了看圖方便，有的集成電路的電路符號(hào)就是它的外形圖，比如音樂集成電路。
(二)集成電路的分類

集成電路的種類是難以盡述的。我們常將集成電路按照它的集成度、用途和制造工藝來(lái)進(jìn)行分類。集成電路的集成度通常是指它在一個(gè)芯片上集成了多少個(gè)元器件，集成元器件越多，集成度就越高。根據(jù)集成度的高低，將它分為小規(guī)模集成電路(內(nèi)部有幾十個(gè)元器件)、中規(guī)模集成電路(內(nèi)部有幾百個(gè)元器件)、大規(guī)模集成電路(內(nèi)部有上千個(gè)元器件)和超大規(guī)模集成電路(內(nèi)部有上萬(wàn)個(gè)元器件)等等。
集成電路按用途分有“模擬集成電路”和“數(shù)字集成電路”兩種9模擬集成電路處理的是模擬信號(hào)，數(shù)字集成電路處理的是數(shù)字信號(hào)，當(dāng)然在有些情況下，可以靈活掌握、混合使用。
集成電路控制造工藝分有膜集成電路和半導(dǎo)體集成電路以及混合集成電路等幾種。膜集成電路按照膜的厚度又可以分為厚膜電路和薄膜電路；半導(dǎo)體集成電路是采用平面工藝制造的，目前大量使用的大多數(shù)集成電路都是半導(dǎo)體集成電路；混合型集成電路采用的工藝可以是膜工藝、半導(dǎo)體平面工藝，甚至使用分立器件。這種集成電路性能較好，但是價(jià)格較高。
半導(dǎo)體集成電路是目前使用 廣泛的，它的內(nèi)部集成有晶體三極管、晶體二極管、電阻、電容等在普通電路中常用的基本元件。根據(jù)內(nèi)部制作所用的元器件不同，半導(dǎo)體集成電路又可分為雙極型和單極型兩種。雙極型的半導(dǎo)體集成電路內(nèi)部電路中用的是雙極型的晶體三極管，因此它的工作速度快、工作頻率高，但是它的制作工藝復(fù)雜，功耗較大，價(jià)格較高；單極型的半導(dǎo)體集成電路內(nèi)部電路中的晶體管采用的是場(chǎng)效應(yīng)管，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，使得它容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集成，耗電省，價(jià)格也便宜，不過它的工作速度相對(duì)較慢。
單極型的集成電路內(nèi)部電路以使用MOS管組成的各種電路為主。根據(jù)在一塊集成塊內(nèi)部所使用的MOS管的溝道類型，這種集成電路可以分為N溝道MOS集成電路和P溝道MOS集成電路兩類，簡(jiǎn)稱“NMOS”集成電路和“PMOS”集成電路。此外還有在一塊集成塊內(nèi)部同時(shí)使用NMOS和PMOS的混合MOS電路，簡(jiǎn)稱“CMOS”電路。在這三者中，CMOS電路是 常用的。需要讀者注意的是：由于CMOS電路的輸入阻抗高，’所以容易被靜電感應(yīng)電壓所擊穿，在焊接時(shí) 好將電烙鐵頭接地，或者拔下插頭，利用余熱進(jìn)行焊接。存放時(shí)也要注意，不要接近一些容易產(chǎn)生靜電的材料，有條件的 好用金屬盒保存。

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