Berbagai Jenis Sirkuit Terpadu | Jenis IC

Berbagai Jenis Sirkuit Terpadu | Jenis IC

Setiap alat elektronik yang kita gunakan dalam kehidupan kita sehari-hari, seperti ponsel, laptop, lemari es, komputer, televisi, dan semua perangkat listrik dan elektronik lainnya dibuat dengan beberapa rangkaian sederhana atau kompleks. Sirkuit elektronik direalisasikan menggunakan banyak komponen listrik dan elektronik dihubungkan satu sama lain dengan menghubungkan kabel atau kabel konduksi untuk aliran arus listrik melalui beberapa komponen rangkaian, seperti resistor , kapasitor , induktor, dioda, transistor, dan sebagainya. Sirkuit dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis berdasarkan kriteria yang berbeda, seperti, berdasarkan koneksi: sirkuit seri dan sirkuit paralel berdasarkan ukuran dan proses pembuatan sirkuit: sirkuit terintegrasi dan sirkuit diskrit dan, berdasarkan sinyal yang digunakan di sirkuit : sirkuit analog dan sirkuit digital. Artikel ini membahas gambaran umum tentang berbagai jenis sirkuit terintegrasi dan aplikasinya.



Apa itu Sirkuit Terpadu?

Sirkuit terpadu atau IC atau microchip atau chip adalah mikroskopis sirkuit elektronik susunan yang dibentuk oleh fabrikasi berbagai komponen listrik dan elektronik (resistor, kapasitor, transistor, dan sebagainya) pada a bahan semikonduktor (silikon) wafer, yang dapat melakukan operasi yang mirip dengan rangkaian elektronik diskrit besar yang terbuat dari komponen elektronik diskrit.


Sirkuit terintegrasi

Sirkuit terintegrasi





Karena semua susunan komponen ini, rangkaian mikroskopis dan basis bahan wafer semikonduktor diintegrasikan bersama untuk membentuk satu chip, oleh karena itu, ini disebut sirkuit terintegrasi atau chip terintegrasi atau microchip.

Rangkaian elektronik dikembangkan dengan menggunakan komponen elektronik individu atau diskrit dengan ukuran yang berbeda, sehingga biaya dan ukuran rangkaian diskrit ini meningkat seiring dengan jumlah komponen yang digunakan dalam rangkaian tersebut. Untuk mengatasi aspek negatif ini, teknologi sirkuit terintegrasi dikembangkan - Jack Kilby dari Texas Instruments mengembangkan IC pertama atau sirkuit terintegrasi pada tahun 1950-an, dan setelah itu, Robert Noyce dari Fairchild Semiconductor memecahkan beberapa masalah praktis dari sirkuit terintegrasi ini.



Sejarah Sirkuit Terpadu

Sejarah sirkuit terintegrasi dimulai dengan perangkat Solid state. Penemuan tabung vakum pertama kali dilakukan oleh John Ambrose (J.A) Fleming pada tahun 1897, yang disebut dioda vakum. Untuk motor, dia menemukan aturan tangan kiri. Setelah itu pada tahun 1906 ditemukan ruang hampa baru yaitu Triode dan digunakan untuk amplifikasi.

Setelah itu, transistor ditemukan di Bell Labs pada tahun 1947 untuk menggantikan sebagian tabung vakum karena transistor merupakan komponen kecil yang menggunakan daya lebih sedikit untuk bekerja. Sirkuit yang berbeda dirancang menggunakan komponen diskrit dengan memisahkan satu sama lain serta disusun pada papan sirkuit tercetak dengan pengontrolan melalui tangan yang dikenal sebagai sirkuit non-terintegrasi. IC ini menghabiskan banyak daya dan ruang dan outputnya tidak begitu mulus.


Pada tahun 1959, Sirkuit Terpadu dikembangkan, di mana beberapa komponen elektronik dan listrik dibuat di atas wafer silikon tunggal. Sirkuit terintegrasi menggunakan daya rendah untuk beroperasi serta memberikan keluaran yang mulus. Selanjutnya, peningkatan transistor melalui sirkuit terintegrasi juga dapat ditingkatkan.

Evolusi Sirkuit Terpadu dari Berbagai Teknologi

Klasifikasi IC dapat dilakukan berdasarkan ukuran chip dan skala integrasi. Di sini, skala integrasi menentukan jumlah komponen elektronik yang ditempatkan ke Sirkuit Terpadu tipikal.
Dari tahun 1961 hingga 1965, teknologi integrasi skala kecil (SSI) digunakan untuk membuat 10 hingga 100 transistor pada satu chip untuk membuat sandal jepit dan gerbang logika.

Dari tahun 1966 hingga 1970, teknologi integrasi skala menengah (MSI) digunakan untuk membuat 100 hingga 1000 transistor pada satu chip untuk membuat multiplekser, dekoder & penghitung.

Dari tahun 1971 hingga 1979, teknologi integrasi skala besar (LSI) digunakan untuk membuat 1000 hingga 20000 transistor pada satu chip untuk membuat RAM, mikroprosesor, ROM

Dari tahun 1980 hingga 1984, teknologi Very-Large-Scale Integration (VLSI) digunakan untuk membuat 20.000 hingga 50.000 transistor dalam satu chip untuk membuat mikroprosesor RISC, DSP, dan mikroprosesor mi16-bit dan 32-bit.

Dari tahun 1985 hingga sekarang, teknologi Ultra Large Scale Integration (ULSI) digunakan untuk membuat 50.000 hingga milyaran transistor dalam satu chip untuk membuat mikroprosesor 64-bit.

Batasan Berbagai Jenis Sirkuit Terpadu

Batasan berbagai jenis IC termasuk yang berikut ini.

  • Peringkat daya terbatas
  • Ini berfungsi pada tegangan rendah
  • Ini menghasilkan kebisingan saat beroperasi
  • Peringkat PNP yang tinggi tidak mungkin
  • Komponennya bergantung pada tegangan seperti resistor & kapasitor
  • Itu halus
  • Fabrikasi IC melalui noise rendah sulit dilakukan
  • Koefisien suhu sulit dicapai.
  • Majelis PNP bermutu tinggi tidak dapat dicapai.
  • Di IC, sembarang com
  • Dalam sebuah IC, komponen yang berbeda tidak dapat diganti, dilepas, oleh karena itu, jika ada komponen dalam sebuah IC yang rusak, maka IC lengkap harus diganti dengan yang baru.
  • Peringkat daya dibatasi karena pembuatan IC di atas peringkat daya 10 Watt tidak memungkinkan

Berbagai Jenis Sirkuit Terpadu

Ada berbagai jenis klasifikasi IC Sirkuit Terpadu yang dilakukan berdasarkan berbagai kriteria. Beberapa jenis IC dalam suatu sistem ditunjukkan pada gambar di bawah ini dengan namanya dalam format pohon.

Berbagai Jenis IC

Berbagai Jenis ICS

Berdasarkan aplikasi yang dimaksudkan, IC diklasifikasikan sebagai sirkuit terintegrasi analog, sirkuit terintegrasi digital, dan sirkuit terintegrasi campuran.

Sirkuit Terpadu Digital

Sirkuit terintegrasi yang beroperasi hanya pada beberapa level yang ditentukan alih-alih mengoperasikan level keseluruhan amplitudo sinyal disebut IC Digital dan ini dirancang dengan menggunakan beberapa nomor gerbang logika digital , multiplexer, sandal jepit, dan komponen sirkuit elektronik lainnya. Gerbang logika ini bekerja dengan data masukan biner atau data masukan digital, seperti 0 (rendah atau salah atau logika 0) dan 1 (tinggi atau benar atau logika 1).

Sirkuit Terpadu Digital

Sirkuit Terpadu Digital

Gambar di atas menunjukkan langkah-langkah yang terlibat dalam merancang sirkuit terintegrasi digital yang khas. IC digital ini sering digunakan di komputer, Mikroprosesor , prosesor sinyal digital, jaringan komputer, dan penghitung frekuensi. Ada berbagai jenis IC digital atau jenis sirkuit terintegrasi digital, seperti IC yang dapat diprogram, chip memori, IC logika, IC manajemen daya, dan IC antarmuka.

Sirkuit Terpadu Analog

Sirkuit terintegrasi yang beroperasi pada rentang sinyal kontinu disebut IC Analog. Ini dibagi lagi menjadi Sirkuit Terpadu linier (IC Linear) dan Frekuensi Radio Sirkuit Terpadu (IC RF). Faktanya, hubungan antara tegangan dan arus mungkin nonlinier dalam beberapa kasus pada jarak jauh dari sinyal analog kontinu.

Sirkuit Terpadu Analog

Sirkuit Terpadu Analog

IC analog yang sering digunakan adalah penguat operasional atau disebut op-amp, mirip dengan penguat diferensial, tetapi memiliki penguatan tegangan yang sangat tinggi. Ini terdiri dari jumlah transistor yang sangat sedikit dibandingkan dengan IC digital, dan, untuk mengembangkan sirkuit terintegrasi khusus aplikasi analog (ASIC analog), alat simulasi terkomputerisasi digunakan.

Sirkuit Terpadu Linear

Dalam rangkaian terintegrasi analog, jika ada hubungan linier antara tegangan dan arus maka itu dikenal sebagai IC linier. Contoh terbaik dari IC linier ini adalah 741 IC, merupakan op-amp DIP (Dual In-line Package) 8-pin,

Sirkuit Terpadu Frekuensi Radio

Dalam IC analog, jika ada hubungan non-linier antara tegangan & arusnya maka itu disebut IC frekuensi radio. Jenis IC ini juga dikenal sebagai rangkaian terintegrasi frekuensi radio.

Sirkuit Terpadu Campuran

Sirkuit terintegrasi yang diperoleh dengan kombinasi IC analog dan digital pada satu chip disebut IC Campuran. IC ini berfungsi sebagai konverter Digital ke Analog, Konverter Analog ke Digital (Konverter D / A dan A / D), dan IC jam / waktu. Sirkuit yang digambarkan pada gambar di atas merupakan contoh sirkuit terintegrasi campuran yang merupakan foto dari penerima radar self-healing 8 sampai 18 GHz.

Sirkuit Terpadu Campuran

Sirkuit Terpadu Campuran

Sistem sinyal campuran ini dalam sebuah chip adalah hasil dari kemajuan dalam teknologi integrasi, yang memungkinkan integrasi fungsi digital, beberapa analog, dan RF pada satu chip.

Jenis umum sirkuit terpadu (IC) meliputi yang berikut ini:

Sirkuit Logika

IC ini dirancang menggunakan gerbang logika-yang bekerja dengan input dan output biner (0 atau 1). Ini sebagian besar digunakan sebagai pembuat keputusan. Berdasarkan tabel logika atau kebenaran dari gerbang logika, semua gerbang logika yang terhubung di IC memberikan output berdasarkan rangkaian yang terhubung di dalam IC- sehingga output ini digunakan untuk melakukan tugas khusus yang dimaksudkan. Beberapa IC logika ditunjukkan di bawah ini.

Sirkuit Logika

Sirkuit Logika

Pembanding

IC komparator digunakan sebagai pembanding untuk membandingkan input dan kemudian menghasilkan output berdasarkan perbandingan IC tersebut.

Pembanding

Pembanding

Mengganti IC

Sakelar atau Switching IC dirancang dengan menggunakan transistor dan digunakan untuk melakukan operasi switching . Gambar di atas adalah contoh yang menunjukkan saklar IC SPDT.

Mengganti IC

Mengganti IC

Amplifier Audio

Audio amplifier adalah salah satu dari banyak jenis IC, yang digunakan untuk amplifikasi audio. Ini biasanya digunakan di speaker audio, sirkuit televisi, dan sebagainya. Rangkaian di atas menunjukkan IC penguat audio tegangan rendah.

Amplifier audio

Amplifier audio

Sirkuit Terpadu CMOS

Sirkuit terintegrasi CMOS sangat digunakan dalam aplikasi yang berbeda dibandingkan dengan FET karena kemampuannya seperti tegangan ambang batas yang lebih rendah, konsumsi daya rendah. IC CMOS mencakup perangkat P-MOS & N-MOS yang dibuat bersama pada chip yang serupa. Struktur IC ini adalah gerbang Polysilicon yang membantu menurunkan tegangan ambang perangkat, sehingga memungkinkan proses pada level tegangan rendah.

IC Regulator Tegangan

Sirkuit terintegrasi semacam ini memberikan output DC yang stabil meskipun ada perubahan dalam input DC. Regulator tipe yang umum digunakan adalah IC LM309, uA723, LM105 & 78XX.

Amplifier Operasional

Itu penguat operasional IC yang sering digunakan, mirip dengan amplifier audio yang digunakan untuk amplifikasi audio. Op-amp ini digunakan untuk tujuan amplifikasi, dan IC ini bekerja serupa dengan transistor sirkuit penguat. Konfigurasi pin dari IC op-amp 741 terlihat pada gambar di atas.

Penguat operasional

Penguat operasional

IC pengatur waktu

Timer adalah sirkuit terpadu tujuan khusus yang digunakan untuk tujuan penghitungan dan untuk melacak waktu dalam aplikasi yang dimaksudkan. Diagram blok dari rangkaian internal IC timer LM555 ditunjukkan pada sirkuit di atas. Berdasarkan jumlah komponen yang digunakan (biasanya berdasarkan jumlah transistor yang digunakan) adalah sebagai berikut

IC pengatur waktu

IC pengatur waktu

Integrasi Skala Kecil hanya terdiri dari beberapa transistor (puluhan transistor pada sebuah chip), IC ini memainkan peran penting dalam proyek kedirgantaraan awal.

Integrasi Skala Menengah terdiri dari beberapa ratus transistor pada chip IC yang dikembangkan pada tahun 1960-an dan mencapai ekonomi dan keuntungan yang lebih baik dibandingkan dengan IC SSI.

Integrasi Skala Besar terdiri dari ribuan transistor pada chip dengan ekonomi yang hampir sama dengan IC integrasi skala menengah. Mikroprosesor pertama, chip kalkulator, dan RAM 1Kbit yang dikembangkan pada tahun 1970-an memiliki di bawah empat ribu transistor.

Integrasi Sangat Besar terdiri dari transistor dari ratusan hingga beberapa miliar jumlahnya (Periode pengembangan: dari 1980-an hingga 2009)

Integrasi skala sangat besar terdiri dari transistor lebih dari satu juta, dan kemudian integrasi skala wafer (WSI), sistem pada chip (SoC), dan sirkuit terintegrasi tiga dimensi (3D-IC) dikembangkan.

Semua ini dapat diperlakukan sebagai generasi teknologi terintegrasi. IC juga diklasifikasikan berdasarkan proses fabrikasi dan teknologi pengemasan. Ada banyak sekali jenis IC diantaranya, sebuah IC akan berfungsi sebagai timer, counter, daftar , penguat, osilator, gerbang logika, penambah, mikroprosesor, dan sebagainya.

Jenis Sirkuit Terpadu berdasarkan Kelas

Sirkuit terpadu tersedia dalam tiga kelas berdasarkan teknik yang digunakan saat membuatnya.

  • IC film tipis dan tebal
  • IC Monolitik
  • IC hibrida atau multichip

IC Tipis & Tebal

Dalam jenis sirkuit terintegrasi ini, komponen pasif seperti kapasitor dan resistor digunakan, namun transistor dan dioda dihubungkan seperti komponen terpisah untuk merancang rangkaian. IC ini hanyalah kombinasi dari komponen yang terintegrasi dan terpisah dan IC ini memiliki karakteristik dan tampilan yang terkait selain cara deposisi film. Dari ICS, deposisi film IC tipis dapat ditentukan.

IC ini dirancang melalui film pengendapan bahan konduksi pada permukaan kaca atau pada dudukan keramik. Dengan mengubah ketebalan film pada material akan memiliki resistivitas yang berbeda dan pembuatan komponen elektronik pasif dapat dilakukan.

Dalam jenis sirkuit terpadu ini, metode pencetakan sutra digunakan untuk membuat model sirkuit yang diperlukan pada substrat keramik. Terkadang, IC semacam ini disebut IC film tipis tercetak.

IC Monolitik

Dalam sirkuit terintegrasi semacam ini, interkoneksi komponen aktif, pasif, dan diskrit pada chip silikon dapat dibentuk. Seperti namanya, itu berasal dari kata Yunani seperti mono tidak lain adalah tunggal sedangkan Lithos berarti batu. Saat ini, IC ini paling sering digunakan karena biaya yang lebih rendah serta keandalan. IC yang diproduksi secara komersial digunakan seperti regulator tegangan, amplifier, sirkuit komputer, dan penerima AM. Namun, isolasi di antara komponen IC monolitik buruk tetapi juga memiliki peringkat daya yang lebih rendah,

IC paket dual-in-line (DIP)

DIP (paket dual in-line) atau DIPP (dual in-line pin package) adalah paket komponen elektronik dalam hal mikroelektronika atau elektronik dengan papan persegi panjang & dua baris paralel dengan pin penghubung listrik.

IC Hibrid atau Multi-Chip

Seperti namanya, multi berarti di atas satu chip individual yang saling berhubungan. Komponen aktif seperti dioda atau transistor menyebar termasuk IC ini sedangkan komponen pasif adalah kapasitor atau resistor yang tersebar pada satu chip. Sambungan komponen ini dapat dilakukan melalui prototipe metalisasi. Sirkuit terpadu multi-chip banyak digunakan untuk aplikasi penguat daya tinggi dari 5W hingga 50W. Dibandingkan dengan sirkuit terintegrasi monolitik, kinerja IC hibrida lebih unggul.

Jenis Paket IC

Paket IC dikategorikan menjadi dua jenis seperti Through-Hole Mount & Surface Mount Packaging.

Paket Pemasangan Lubang Tembus

Perancangan ini dapat dilakukan di mana pin timah dipasang melalui satu sisi papan & dibakar di sisi lain. Dibandingkan dengan tipe lainnya, ukuran paket ini lebih besar. Ini terutama digunakan dalam perangkat elektronik untuk menyeimbangkan ruang papan serta batas biaya. Contoh terbaik dari paket pemasangan melalui lubang adalah Paket inline ganda karena ini adalah paket yang paling banyak digunakan. Paket ini tersedia dalam dua jenis seperti keramik & plastik.

Di ATmega328, 28-pin ditempatkan sejajar satu sama lain dengan melebar secara vertikal & diletakkan di atas papan plastik hitam berbentuk persegi panjang. Jarak antar pin dipertahankan dengan 0,1 inci. Selain itu, paket berubah ukuran karena perbedaan dalam no. pin dalam paket yang berbeda. Penataan pin tersebut dapat dilakukan sedemikian rupa sehingga dapat diatur pada bagian tengah breadboard sehingga tidak dapat terjadi korsleting.

Paket IC pemasangan melalui lubang yang berbeda adalah PDIP, DIP, ZIP, PENTAWATT, T7-TO220, TO2205, TO220, TO99, TO92, TO18, TO03.

Kemasan Pemasangan Permukaan

Jenis pengemasan ini terutama mengikuti teknologi pemasangan jika tidak menempatkan komponen langsung pada PCB. Meskipun metode fabrikasi akan membantu melakukan sesuatu dengan cepat, itu juga meningkatkan kemungkinan kesalahan karena komponen kecil & mereka diatur sangat dekat satu sama lain. Jenis kemasan ini menggunakan cetakan plastik atau keramik. Berbagai jenis kemasan pemasangan di permukaan yang menggunakan cetakan plastik adalah paket bertimbal L garis kecil dan BGA (Ball Grid Array).

Paket IC pemasangan permukaan yang berbeda adalah SOT23, SOT223, TO252, TO263, DDPAK, SOP, TSOP, TQFP, QFN, dan BGA.

Keuntungan

Keuntungan dari jenis sirkuit Terpadu dibahas di bawah ini.

Konsumsi Daya Rendah

Sirkuit terpadu menggunakan lebih sedikit daya untuk bekerja dengan baik karena ukuran dan konstruksinya yang lebih kecil.

Ukurannya Kompak

Sirkuit kecil menggunakan IC dapat diperoleh untuk fungsionalitas tertentu dibandingkan dengan sirkuit diskrit.

Biaya Lebih Rendah

Dibandingkan dengan sirkuit diskrit, sirkuit terintegrasi tersedia dengan biaya lebih murah karena teknologi fabrikasi mereka serta penggunaan material yang rendah.

Berat Lebih Sedikit

Sirkuit yang menggunakan sirkuit terintegrasi memiliki bobot yang lebih ringan dibandingkan dengan sirkuit diskrit

Kecepatan Operasi Ditingkatkan

Sirkuit terpadu bekerja pada kecepatan tinggi karena kecepatan peralihannya serta konsumsi daya yang rendah.

Keandalan Tinggi

Setelah rangkaian menggunakan koneksi rendah, maka rangkaian terintegrasi akan memberikan keandalan yang tinggi dibandingkan dengan rangkaian digital.

  • Ukuran IC kecil tetapi ribuan komponen dapat dibuat pada chip ini.
  • Dengan menggunakan satu chip, sirkuit elektronik kompleks yang berbeda dirancang
  • Karena produksi massal, ini tersedia dengan biaya lebih murah
  • Kecepatan operasi tinggi karena kurangnya efek kapasitansi parasit.
  • Dari sirkuit induk, itu dapat diubah dengan mudah

Kekurangan

Kerugian dari berbagai jenis sirkuit terintegrasi meliputi yang berikut ini.

  • Panas tidak dapat dihamburkan pada tingkat yang diperlukan karena ukurannya yang kecil dan arus yang meluap dapat menyebabkan kerusakan IC
  • Dalam sirkuit Terpadu, transformator, serta induktor, tidak dapat digabungkan
  • Ini menangani daya yang terbatas
  • Majelis PNP bermutu tinggi tidak dapat dicapai.
  • Koefisien suhu rendah tidak dapat dicapai
  • Kisaran disipasi daya hingga 10 watt
  • Operasi tegangan tinggi dan kebisingan rendah tidak dapat diperoleh

Jadi, ini semua tentang gambaran umum tentang berbagai jenis sirkuit terintegrasi. Sirkuit Terpadu konvensional berkurang dalam penggunaan praktis, karena penemuan nano-elektronik dan miniaturisasi IC dilanjutkan oleh ini. Teknologi nano-elektronik . Namun, IC konvensional belum tergantikan oleh nano-elektronik tetapi penggunaan IC konvensional semakin berkurang sebagian. Untuk memperbaiki artikel ini secara teknis, silakan posting pertanyaan, ide, dan saran Anda sebagai komentar Anda di bagian bawah.

Kredit Foto: