携帯電話、ラップトップ、冷蔵庫、コンピューター、テレビ、その他すべての電気および電子機器など、私たちが日常生活で使用するすべての電子機器は、いくつかの単純または複雑な回路で製造されています。電子回路は複数を使用して実現されます電気および電子部品回路の複数のコンポーネントを通る電流の流れのためのワイヤまたは導線を接続することによって互いに接続されています。抵抗器、コンデンサ、インダクタ、ダイオード、トランジスタなど。回路は、接続に基づく：回路のサイズと製造プロセスに基づく直列回路と並列回路：集積回路と離散回路、および回路で使用される信号に基づくなど、さまざまな基準に基づいてさまざまなタイプに分類できます。：アナログ回路とデジタル回路。この記事では、さまざまなタイプの集積回路とそのアプリケーションの概要について説明します。

集積回路とは何ですか？

集積回路またはICまたはマイクロチップまたはチップは微視的です電子回路さまざまな電気および電子部品（抵抗、コンデンサ、トランジスタなど）を製造して形成されたアレイ半導体材料（シリコン）ウェーハ。ディスクリート電子部品で作られた大型のディスクリート電子回路と同様の操作を実行できます。

集積回路

これらすべてのコンポーネントのアレイ、微視的回路、および半導体ウェーハ材料ベースが一緒に統合されて単一のチップを形成するため、それは集積回路または集積チップまたはマイクロチップと呼ばれる。

電子回路は、異なるサイズの個別または個別の電子部品を使用して開発されているため、これらの個別回路のコストとサイズは、回路で使用されるコンポーネントの数とともに増加します。このマイナス面を克服するために、集積回路技術が開発されました。テキサスインスツルメンツのジャックキルビーは1950年代に最初のICまたは集積回路を開発し、その後、フェアチャイルドセミコンダクターのロバートノイスはこの集積回路のいくつかの実用的な問題を解決しました。

集積回路の歴史

集積回路の歴史は、ソリッドステートデバイスから始まりました。最初の真空管の発明は、1897年にジョンアンブローズ（J.A）フレミングによって行われ、真空ダイオードと呼ばれていました。モーターについては、彼は左手の法則を発明しました。その後、1906年に、新しい真空管、つまりTriodeが発明され、増幅に使用されました。

その後、トランジスタは作業に使用する電力が少ない小さなコンポーネントであるため、1947年にベル研究所で真空管を置き換えるために発明されました。異なる回路は、互いに分離することによって個別のコンポーネントを使用して設計され、非集積回路として知られる手によって制御することによってプリント回路基板上に配置されました。これらのICは多くの電力とスペースを消費し、出力はそれほどスムーズではありません。

1959年に集積回路が開発され、単一のシリコンウェーハ上にいくつかの電子および電気部品が製造されました。集積回路は、低電力を使用して動作し、スムーズな出力を提供します。さらに、集積回路上のトランジスタの強化もまた増加させることができる。

さまざまなテクノロジーからの集積回路の進化

ICの分類は、チップのサイズと統合スケールに基づいて行うことができます。ここで、積分スケールは、典型的な集積回路に配置される電子部品の数を指定します。
1961年から1965年まで、小規模集積（SSI）テクノロジを使用して、シングルチップ上に10〜100個のトランジスタを製造し、フリップフロップと論理ゲートを作成しました。

1966年から1970年まで、中規模集積（MSI）テクノロジを使用して、単一チップ上に100〜1000個のトランジスタを製造し、マルチプレクサ、デコーダ、およびカウンタを作成しました。

1971年から1979年まで、大規模集積回路（LSI）を使用して、RAM、マイクロプロセッサ、ROMを作成するために1つのチップ上に1000から20000のトランジスタを製造しました。

1980年から1984年まで、超大規模集積回路（VLSI）テクノロジーを使用して、シングルチップ上に20000から50000のトランジスタを製造し、RISCマイクロプロセッサ、DSP、mi16ビットおよび32ビットマイクロプロセッサを製造しました。

1985年から現在まで、超大規模集積回路（ULSI）テクノロジを使用して、1つのチップ上に50000から数十億のトランジスタを製造し、64ビットマイクロプロセッサを製造していました。

さまざまなタイプの集積回路の制限

異なるタイプのICの制限には、次のものが含まれます。

“電気接触器はどのように機能しますか ”

電力定格は制限されています
低電圧で機能します
動作中にノイズが発生します
PNPの高い評価はありそうにない
そのコンポーネントは、抵抗器やコンデンサのように電圧に依存します
デリケートです
低ノイズによるICの製造は難しい
温度係数を達成することは困難です。
高品質のPNPの組み立ては達成できません。
ICでは、任意のcom
ICでは、さまざまなコンポーネントを交換したり取り外したりすることはできません。したがって、IC内のコンポーネントが損傷した場合は、IC全体を新しいコンポーネントと交換する必要があります。
10ワットを超える電力定格のICの製造は不可能であるため、電力定格は制限されています

さまざまな種類の集積回路

集積回路のIC分類にはさまざまな種類があり、さまざまな基準に基づいて行われます。次の図に、システム内のいくつかのタイプのICを、ツリー形式の名前とともに示します。

さまざまな種類のICS

目的の用途に基づいて、ICはアナログ集積回路、デジタル集積回路、および混合集積回路に分類されます。

デジタル集積回路

信号振幅の全体的なレベルを動作させるのではなく、いくつかの定義されたレベルでのみ動作する集積回路は、デジタルICと呼ばれ、これらは複数の数を使用して設計されています。デジタル論理ゲート、マルチプレクサ、フリップフロップ、およびその他の回路の電子部品。これらの論理ゲートは、0（低または偽または論理0）および1（高または真または論理1）などのバイナリ入力データまたはデジタル入力データで機能します。

デジタル集積回路

上の図は、一般的なデジタル集積回路の設計に関連する手順を示しています。これらのデジタルICは、コンピューターで頻繁に使用されます。マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、コンピュータネットワーク、および周波数カウンタ。プログラマブルIC、メモリチップ、ロジックIC、パワーマネジメントIC、インターフェイスICなど、さまざまな種類のデジタルICまたはデジタル集積回路の種類があります。

アナログ集積回路

信号の連続範囲で動作する集積回路は、アナログICと呼ばれます。これらは線形集積回路（線形IC）とに細分されます無線周波数集積回路（RF IC）。実際、電圧と電流の関係は、連続アナログ信号の長距離にわたって非線形である場合があります。

アナログ集積回路

頻繁に使用されるアナログICは、差動アンプと同様にオペアンプまたは単にオペアンプと呼ばれますが、非常に高い電圧ゲインを備えています。デジタルICに比べてトランジスタの数が非常に少なく、アナログ特定用途向け集積回路（アナログASIC）の開発には、コンピューター化されたシミュレーションツールが使用されます。

線形集積回路

アナログ集積回路では、電圧と電流の間に線形関係が存在する場合、それは線形ICとして知られています。このリニアICの最良の例は.741ICで、8ピンDIP（デュアルインラインパッケージ）オペアンプです。

無線周波数集積回路

アナログICでは、電圧と電流の間に非線形の関係が存在する場合、それは高周波ICと呼ばれます。この種のICは、無線周波数集積回路としても知られています。

混合集積回路

アナログICとデジタルICを1つのチップに組み合わせて得られる集積回路を混合ICと呼びます。これらのICは、デジタル-アナログコンバーターとして機能します。アナログ-デジタルコンバーター（D / AおよびA / Dコンバーター）、およびクロック/タイミングIC。上の図に示されている回路は、8〜18GHzの自己修復レーダー受信機の写真である混合集積回路の例です。

混合集積回路

このミックスドシグナルシステムオンチップは、デジタル、複数のアナログ、およびRF機能を1つのチップに統合できるようにした統合技術の進歩の結果です。

集積回路（IC）の一般的なタイプは次のとおりです。

論理回路

これらのICは、バイナリ入力および出力（0または1）で動作する論理ゲートを使用して設計されています。これらは主に意思決定者として使用されます。論理ゲートの論理表または真理値表に基づいて、ICに接続されているすべての論理ゲートは、IC内に接続されている回路に基づいて出力を提供します。この出力は、特定の目的のタスクを実行するために使用されます。いくつかのロジックICを以下に示します。

論理回路

コンパレータ

コンパレータICは、入力を比較し、ICの比較に基づいて出力を生成するためのコンパレータとして使用されます。

コンパレータ

スイッチングIC

スイッチまたはスイッチングICは、トランジスタを使用して設計されており、スイッチング操作。上の図は、SPDTICスイッチを示す例です。

スイッチングIC

オーディオアンプ

オーディオアンプは、オーディオの増幅に使用される多くの種類のICの1つです。これらは通常、オーディオスピーカーやテレビ回路などで使用されます。上記の回路は低電圧オーディオアンプICを示しています。

オーディオアンプ

CMOS集積回路

CMOS集積回路は、より低いしきい値電圧、低消費電力などの機能により、FETと比較してさまざまなアプリケーションで非常に使用されています。 CMOS ICには、同様のチップ上に共同で製造されるP-MOSおよびN-MOSデバイスが含まれます。このICの構造は、デバイスのしきい値電圧を下げるのに役立つポリシリコンゲートであるため、低電圧レベルでのプロセスが可能になります。

電圧レギュレータIC

この種の集積回路は、DC入力内の変化にもかかわらず安定したDC出力を提供します。一般的に使用されるタイプレギュレータは、LM309、uA723、LM105、および78XXICです。

オペアンプ

ザ・オペアンプオーディオ増幅に使用されるオーディオアンプと同様に、頻繁に使用されるICです。これらのオペアンプは増幅の目的で使用され、これらのICはトランジスタアンプ回路。 741オペアンプICのピン配置を上図に示します。

オペアンプ

タイマーIC

タイマーは、目的のアプリケーションで時間をカウントし、追跡する目的で使用される特殊用途の集積回路です。の内部回路のブロック図 LM555タイマーIC 上記の回路に示されています。使用されるコンポーネントの数（通常は使用されるトランジスタの数に基づく）に基づいて、それらは次のようになります

“MOSFETは何に使用されますか ”

タイマーIC

小規模統合 これらのICは、わずか数個のトランジスタ（チップ上の数十個のトランジスタ）で構成されており、初期の航空宇宙プロジェクトで重要な役割を果たしました。

中規模統合 1960年代に開発されたICチップ上の数百個のトランジスタで構成され、SSIICと比較して優れた経済性と利点を実現しました。

大規模集積回路 中規模集積ICとほぼ同じ経済性を備えたチップ上の数千のトランジスタで構成されています。 1970年代に開発された最初のマイクロプロセッサ、計算機チップ、および1KビットのRAMには、4000個未満のトランジスタが搭載されていました。

超大規模集積回路 数百から数十億のトランジスタで構成されています（開発期間：1980年代から2009年まで）

超大規模集積回路 100万個を超えるトランジスタで構成され、その後、ウェーハスケール集積（WSI）、システムオンチップ（SoC）、および3次元集積回路（3D-IC）が開発されました。

これらはすべて、何世代にもわたる統合テクノロジーとして扱うことができます。 ICは、製造プロセスとパッキング技術に基づいて分類されます。 ICには多くの種類があり、その中でICはタイマー、カウンター、登録、増幅器、発振器、論理ゲート、加算器、マイクロプロセッサなど。

クラスに基づく集積回路のタイプ

集積回路は、製造時に使用される技術に基づいて3つのクラスで利用できます。

薄膜および厚膜IC
モノリシックIC
ハイブリッドまたはマルチチップIC

薄いICと厚いIC

これらのタイプの集積回路では、コンデンサや抵抗などの受動部品が使用されますが、トランジスタとダイオードは別々の部品のように接続されて回路を設計します。これらのICは、単に統合されたコンポーネントと個別のコンポーネントの組み合わせであり、これらのICは、膜の堆積方法とは別に、関連する特性と外観を備えています。 ICSから、IC薄膜の堆積を決定できます。

これらのICは、ガラスの表面、またはセラミックスタンドに導電性材料の堆積膜を形成することによって設計されています。材料の膜厚を変えることにより、抵抗率が異なり、パッシブ電子部品の製造を行うことができます。

このタイプの集積回路では、シルク印刷法を利用して、セラミック基板上に回路の必要なモデルを作成します。この種のICは、プリント薄膜ICと呼ばれることもあります。

モノリシックIC

この種の集積回路では、シリコンチップ上のアクティブ、パッシブ、およびディスクリートコンポーネントの相互接続を形成することができます。名前が示すように、それはギリシャ語に由来します。モノは単一であるのに対し、リトスは石を意味します。現在、これらのICは、コストと信頼性が低いため、最も一般的に使用されています。市販のICは、電圧レギュレータ、アンプ、コンピュータ回路、AM受信機などに使用されています。ただし、モノリシックICコンポーネント間の絶縁は不十分ですが、電力定格も低くなります。

デュアルインラインパッケージ（DIP）IC

DIP（デュアルインラインパッケージ）またはDIPP（デュアルインラインピンパッケージ）は、マイクロエレクトロニクスまたは長方形のボードと電気接続ピンを備えた2つの平行な列を備えたエレクトロニクスに関する電子部品パッケージです。

ハイブリッドまたはマルチチップIC

名前が示すように、マルチは相互接続された1つの個別のチップの上を意味します。ダイオードや拡散トランジスタなどのアクティブコンポーネントにはこれらのICが含まれますが、パッシブコンポーネントはシングルチップ上の拡散コンデンサまたは抵抗です。これらのコンポーネントの接続は、金属化されたプロトタイプを介して行うことができます。マルチチップ集積回路は、5Wから50Wまでの高出力アンプのアプリケーションに広く利用されています。モノリシック集積回路と比較して、ハイブリッドICの性能は優れています。

ICパッケージの種類

ICパッケージは、スルーホールマウントと表面実装パッケージのように2つのタイプに分類されます。

スルーホールマウントパッケージ

これらの設計は、リードピンをボードの片面に固定し、反対側にくすぶりながら行うことができます。他のタイプと比較して、これらのパッケージのサイズは大きくなっています。これらは主に電子デバイス内で使用され、ボードスペースとコスト制限のバランスを取ります。スルーホールマウントパッケージの最良の例は、デュアルインラインパッケージです。これらは最も頻繁に使用されるパッケージだからです。これらのパッケージには、セラミックとプラスチックの2種類があります。

ATmega328では、28ピンは垂直方向に拡張し、黒いプラスチックの長方形のボード上に配置することにより、互いに平行に配置されています。ピン間のスペースは0.1インチで維持されます。また、番号内の違いによりパッケージのサイズが変わります。異なるパッケージのピンの数。これらのピンの配置は、短絡が発生しないようにブレッドボードの中央に調整できるように行うことができます。

さまざまなスルーホールマウントICパッケージは、PDIP、DIP、ZIP、PENTAWATT、T7-TO220、TO2205、TO220、TO99、TO92、TO18、TO03です。

表面実装パッケージ

この種のパッケージは、主に取り付け技術に従います。それ以外の場合は、コンポーネントをPCB上にまっすぐに配置します。彼の製造方法は物事を迅速に行うのに役立ちますが、小さなコンポーネントによる障害の可能性も改善し、それらは互いに非常に近くに配置されています。この種のパッケージは、プラスチックまたはセラミックの成形品を使用しています。プラスチック金型を使用するさまざまな種類の表面実装パッケージは、小輪郭のL字型パッケージとBGA（ボールグリッドアレイ）です。

さまざまな表面実装ICパッケージは、SOT23、SOT223、TO252、TO263、DDPAK、SOP、TSOP、TQFP、QFN、およびBGAです。

利点

集積回路のタイプの利点を以下に説明します。

消費電力が少ない

集積回路は、サイズと構造が小さいため、適切に動作するために使用する電力が少なくて済みます。

サイズはコンパクトです

ディスクリート回路と比較して、特定の機能に対してICを使用した小さな回路を得ることができます。

より少ないコスト

ディスクリート回路と比較して、集積回路は、その製造技術と低材料の使用により、より低コストで入手できます。

軽量化

集積回路を使用する回路は、ディスクリート回路に比べて軽量です。

動作速度が向上

集積回路は、スイッチング速度と低消費電力により、高速で動作します。

高信頼性

回路が低い接続を使用すると、集積回路はデジタル回路と比較して高い信頼性を提供します。

ICのサイズは小さいですが、このチップ上に何千ものコンポーネントを製造することができます。
シングルチップを使用することにより、さまざまな複雑な電子回路が設計されます
大量生産のため、これらはより少ないコストで利用可能です
寄生容量効果がないため、動作速度が速い。
マザーサーキットから簡単に交換できます

短所

さまざまなタイプの集積回路の欠点には、次のものがあります。

サイズが小さいため、必要な速度で熱を放散できず、電流のオーバーフローによりICが損傷する可能性があります。
集積回路では、変圧器とインダクタを組み込むことはできません
限られた範囲の電力を処理します
高品質のPNPの組み立ては達成できません。
低温係数は達成できません
消費電力範囲は最大10ワットです
高電圧・低ノイズ動作が得られない

したがって、これはすべて、さまざまなタイプの集積回路の概要に関するものです。従来の集積回路は、ナノエレクトロニクスの発明とこれによりICの小型化が継続されているため、実用性が低下しています。ナノエレクトロニクス技術。しかし、従来のICはまだナノエレクトロニクスに取って代わられていませんが、従来のICの使用は部分的に減少しています。この記事を技術的に改善するために、以下のセクションにコメントとして質問、アイデア、提案を投稿してください。