انواع الايسسهات

يتم تصنيع كل الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها في حياتنا اليومية، مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والثلاجات وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وجميع الأجهزة الكهربائية والإلكترونية الأخرى، باستخدام دوائر بسيطة أو معقدة. تتم تكوين الدوائر الإلكترونية المتعددة باستخدام المكونات الكهربائية والإلكترونية المتصلة ببعضها البعض عبر ربط الأسلاك لتدفق التيار الكهربائي من خلال مكونات متعددة في الدائرة، مثل المقاومات والمكثفات واللفائف والثنائيات والترانزيستورات.

تصنيف أنواع الايسسهات 

يمكن تصنيف الدوائر إلى أنواع مختلفة بناءً على معايير مختلفة ، على سبيل المثال ، بناءً على الوصلات: الدوائر المتسلسلة والدوائر المتوازية ، على أساس حجم وعملية تصنيع الدائرة: الدوائر المتكاملة والدوائر المنفصلة ، وبناءً على الإشارة المستخدمة في الدائرة: الدوائر التناظرية والدوائر الرقمية.

ما هي الايسسهات

الدائرة المتكاملة أو IC أو الرقاقة أو عبارة عن مجموعة دوائر إلكترونية مجهرية يتم تشكيلها عن طريق تصنيع المكونات الكهربائية والإلكترونية المختلفة المقاومات والمكثفات والترانزستورات وما إلى ذلك ، على رقاقة مادة أشباه الموصلات السليكون ، والتي يمكن أن تؤدي عمليات مشابهة لدوائر إلكترونية منفصلة كبيرة مصنوعة من مكونات إلكترونية منفصلة.

بسبب دمج جميع هذه المكونات والدوائر المجهرية وقاعدة مواد رقاقة أشباه الموصلات معًا لتشكيل شريحة واحدة، فإنها تسمى بالدائرة المتكاملة أو الرقاقة المتكاملة أو الرقاقة الصغيرة.

يتم تطوير الدوائر الإلكترونية باستخدام مكونات إلكترونية فردية أو منفصلة بأحجام مختلفة ، بحيث تزيد تكلفة وحجم هذه الدوائر المنفصلة مع عدد المكونات المستخدمة في الدائرة. للتغلب على هذا الجانب السلبي ، تم تطوير تقنية الدوائر المتكاملة  قام جاك كيلبي من شركة Texas Instruments بتطوير أول دائرة متكاملة أو دائرة متكاملة في الخمسينات وبعد ذلك ، قام روبرت نويس من شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات بحل بعض المشاكل العملية لهذه الدائرة المتكاملة.

أنواع الايسسهات

الدوائر الرقمية المتكاملة

تسمى الدوائر المتكاملة التي تعمل فقط عند بعض المستويات المحددة بدلا من العمل على جميع مستويات اتساع الإشارة باسم الدوائر المتكاملة الرقمية، وتم تصميمها باستخدام عدد من البوابات المنطقية الرقمية والمضاعفات والوجه المتأرجح والمكونات الإلكترونية الأخرى للدوائر. تعمل البوابات المنطقية مع بيانات الإدخال الثنائية أو بيانات الإدخال الرقمية، مثل 0 (منخفضة أو خاطئة أو منطق 0) و 1 (عالية أو صحيحة أو منطقية 1).

الدوائر المتكاملة التناظرية

تسمى الدوائر المتكاملة التي تعمل عبر نطاق مستمر من الإشارات باسم الدوائر المتكاملة التناظرية ، وتنقسم هذه الخطى الدوائر المتكاملة و ترددات الراديو الدوائر المتكاملة ، وربما تكون العلاقة بين الجهد والتيار غير خطية في بعض الحالات على مدى طويل من الإشارة التناظرية المستمرة.

يعتبر IC التناظري المستخدم بشكل متكرر مكبرا تشغيليا أو يسمى ببساطة مكبر تشغيلي ، مشابها لمكبر الصوت التفاضلي ، ولكنه يتميز بكسب جهد عالي جدا ، ويتكون من عدد أقل من الترانزستورات مقارنة بالدوائر المتكاملة الرقمية ، ويتم استخدام أدوات محاكاة كمبيوترية لتطوير ASICs التناظرية ، وهي دوائر متكاملة مخصصة للتطبيقات التناظرية.

الدوائر المتكاملة المختلطة

تطلق على الدوائر المتكاملة التي يتم الحصول عليها من خلال دمج الدوائر المتكاملة التناظرية والرقمية على شريحة واحدة اسم الدوائر المتكاملة المختلطة. تعمل هذه الدوائر المتكاملة كمحولات رقمية إلى تناظرية ومحولات رقمية إلى تناظرية (محولات D/A وA/D) وأشباه الموصلات المتكاملة على مدار الساعة/التوقيت. الدائرة الموضحة في الشكل أعلاه تمثل مثالا على دائرة متكاملة مختلطة وتمثل صورة لمستقبل رادار يعمل في نطاق تردد من 8 إلى 18 جيجاهرتز للحصول على إشارات مستقبلة.

تعتمد هذه الأنظمة المختلطة على رقاقة على تقدم تكنولوجيا التكامل، حيث يتم دمج الوظائف الرقمية والتناظرية المتعددة و RF على شريحة واحدة.

الدوائر المنطقية

تم تصميم هذه الدوائر المتكاملة باستخدام البوابات المنطقية التي تعمل مع المدخلات والمخرجات الثنائية (0 أو 1) ، تستخدم في الغالب كصناع قرار استنادًا إلى جدول المنطق أو الحقيقة لبوابات المنطق ، فإن جميع البوابات المنطقية المتصلة في IC تعطي ناتجًا استنادًا إلى الدائرة المتصلة داخل IC بحيث يتم استخدام هذا الإخراج لأداء مهمة محددة محددة.

تطور الايسسهات

في الأيام الأولى، كان تصميم أجهزة الكمبيوتر يعتمد على الترانزستورات والأنابيب المفرغة، وكانت هذه الأجهزة ضخمة الحجم وقدرتها محدودة، وكانت تحتاج إلى نظام تبريد ضخم، وكانت تقوم بعمليات محدودة للغاية في كل مرة.

خلال عام 1959، اخترع عالِمان مختلفان IC، حيثُ قام جاك كيلبي من شركة Texas Instruments بعمل أول جرمانيوم له في نفس العام، وقام روبرت نويس بعمل أول جهاز من السيليكون له في نفس العام أيضًا.

لكن الآيسيهات لم تكن نفسها منذ يوم اختراعها، وقد تطورت بطريقة طويلة، والطريقة التي تطورت بها هي:

• SSI:هو تكامل بمقياس صغير يمكنه دعم ما يصل إلى 100 مكون إلكتروني في كل شريحة.
• MSI: هو عبارة عن تكامل ذو حجم متوسط قادر على دعم ما يصل إلى 3000 مكون إلكتروني لكل رقاقة.
• LSI: هو تكامل واسع النطاق يمكنه دعم 100000 مكون إلكتروني في شريحة واحدة.
• VLSI:يتميز هذا التكامل الواسع النطاق بقدرته على دعم ما يصل إلى مليون مكون إلكتروني في شريحة واحدة.
• ULSI: يمكن للتكامل الواسع النطاق أن يدعم أكثر من مليون مكون إلكتروني في شريحة واحدة.

مزايا الايسسهات

• نظرًا لاستخدام عملية تصنيع لدمج المكونات النشطة والسلبية في رقاقة السيليكون، فإن الدوائر المتكاملة IC تصغر بشكل كبير، ويصبح حجمها صغيرًا للغاية مقارنة بالدوائر المنفصلة، ويمكن أن تكون أصغر بمقدار ألف مرة على الأقل.
• نظرًا للحجم الصغير، يقل وزن دائرة الدوائر المتكاملة IC أيضًا عند مقارنتها بالدوائر المنفصلة.
• يستغرق إنتاج المئات من الدوائر المنفصلة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور وفقًا لنفس المنطق المتبع لإنتاج المئات من IC المزيج من الوقت الإضافي والتكلفة العالية، ولكن بالنسبة لإنتاج المئات من IC فإن تكلفة الإنتاج تكون منخفضة جدًا وتستهلك وقتًا أقل.
•  تكون منالأفضلية استخدام IC بدلاً من PCB المكونة من وصلات ملحومة، لأن PCB تكون أقل موثوقية بسبب وجود المفاصل الملحومة، بينما لا يوجد هذا النوع من المشاكل في IC حيث يوجد عدد أقل من التوصيلات البينية مما يجعلها أكثر موثوقية.
• يؤدي حجم الدائرة المتكاملة الصغير في تقليل استهلاك الطاقة وتقليل فقدانها
• يعتبر IC منخفض التكلفة.
• تزيد سرعة التشغيل نظرًا لعدم وجود تأثير السعة الطفيلية.
• نظرًا لإنتاج IC بكميات كبيرة، فإن المعاملات المتعلقة بدرجة الحرارة والمعلمات الأخرى ستكون متطابقة بشكل وثيق.
• يمكن تحسين الأداء الوظيفي عند تصنيع الدوائر الأكثر تعقيدًا لتحقيق أفضل الخصائص.

عيوب الايسسهات

•  تعتبر الدوائر المتكاملة IC معقدة وربما مكلفة، وإذا أُصِيبَتْ بالأعطال، فمن الأفضل استبدالها بدائرة جديدة، لأن المكونات الفردية داخل الدائرة الكهربائية صغيرة جدًا ولا يمكن إصلاحها بسهولة.
• يتم تصنيف معظم الأيسيات بطاقة لا تتجاوز 10 وات، وبالتالي لا يمكن تصنيع IC عالية الطاقة.
• لا يمكن دمج بعض المكونات مثل المحولات والمحرِضات داخل دائرة الدوائر المتكاملة، ويجب توصيلها خارجيًا باستخدام دبابيس أشباه الموصلات.