集成電路基礎(chǔ)知識

　　晶體三極管、二極管、場效應(yīng)管以及電阻電容等等這些在電子電路中常用的元器件，在實際使用的時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。對于一個稍微復(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)雜而且費時，降低了人們的工作效率。那么，如何來解決這個問題呢?人們經(jīng)過實踐探索，發(fā)明出了集成電路。

　　集成電路就是將一個或多個成熟的單元電路做在一塊硅材料的半導(dǎo)體芯片上，再從這塊芯片上引出幾個引腳，作為電路供電和外界信號的通道。

　　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，使用時只需接上正負(fù)電源和輸入信號輸出負(fù)載就可以了，非常方便實用。

　　我們把這種在一個外殼中封裝入一個單元電路，作為一個具有一定電路功能的器件來使用的電子元件，叫做“集成電路”。而和集成電路相對應(yīng)的，使用獨立的電阻、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，電路中的各個元件是獨立封裝的。

　　從1962年世界上第一個集成電路誕生以來，集成電路的技術(shù)越來越先進(jìn)，從一塊芯片上集成了幾十個元器件到集成幾十萬、幾百萬個元器件(其中絕大多數(shù)是晶體管)，它在實際中的應(yīng)用也越來越廣泛。集成技術(shù)的每一次發(fā)展，也都帶來電子技術(shù)的一次進(jìn)步，尤其在計算機方面，從占地上百平方米的老式計算機進(jìn)化到可以擺在桌上的個人計算機，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。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)計定型后的產(chǎn)品使用時一般都不存在調(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，更換也十分方便。

　　由于集成電路的種種優(yōu)點，使得它被廣泛地應(yīng)用在各個電子領(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、錄音機、彩電、全自動洗衣機、電子表等等。可以這樣說，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，通常人們畫出一個方框、三角形或圓圈代表它，從上面引出幾個管腳并注明管腳號代表集成電路的引腳。對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、用途和制造工藝來進(jìn)行分類。集成電路的集成度通常是指它在一個芯片上集成了多少個元器件，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)部有幾十個元器件)、中規(guī)模集成電路(內(nèi)部有幾百個元器件)、大規(guī)模集成電路(內(nèi)部有上千個元器件)和超大規(guī)模集成電路(內(nèi)部有上萬個元器件)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，數(shù)字集成電路處理的是數(shù)字信號，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，但是價格較高。

　　半導(dǎo)體集成電路是目前使用最廣泛的，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效應(yīng)管，由于結(jié)構(gòu)上的特點，使得它容易實現(xiàn)大規(guī)模集成，耗電省，價格也便宜，不過它的工作速度相對較慢。

　　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)部同時使用NMOS和PMOS的混合MOS電路，簡稱“CMOS”電路。在這三者中，CMOS電路是最常用的。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，在焊接時最好將電烙鐵頭接地，或者拔下插頭，利用余熱進(jìn)行焊接。存放時也要注意，不要接近一些容易產(chǎn)生靜電的材料，有條件的最好用金屬盒保存。