Date post: | 08-Jun-2015 |
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Transistores y Circuitos Integrados
Universidad Los Angeles de Chimbote
Alumno: Christian Miñano Lozano
Curso: Electrónica Básica
INTRODUCCION
•El primer circuito Integrado fue creado por Jack Kilby en la empresa Texas Instruments en el año de 1959; poco mas de una década después de la invención del transistor en los laboratorios Bell en 1947.A finales de la década de 1960 apareció el circuito integrado (CI), que posibilitó la fabricación de varios transistores en un único sustrato de silicio en el que los cables de interconexión iban soldados. Los circuitos integrados han hecho posible la fabricación del microordenadores y las microcomputadora.
Transistores
Transistores
Ie
ColectorEmisor
Base
ColectorEmisor
Base
Colector Emisor Base
P N P
Colector Emisor Base
N P N
Base poco dopadaBase poco dopadaEmisor más dopado que colectorEmisor más dopado que colector
El transistor bipolar de unión (BJT)
Hay 4 variables que dependen el tipo de conexión: Vsalida, Ventrada, Isalida, Ientrada.
Base común
Variables:
VBE, VCB, IE, IC
E
B
C
Emisor común
Variables:
VBE, VCE, IB, IC
B
E
C B E
C
Colector común
Variables:
VCB, VCE, IB, IE
Configuraciones del transistor
IE
IB
PEmisor
PColecto
r
NBase
IC
RL
A
D
VEB V
E
B
C
gm : transconductancia
∆VAD = RL∆IC ∆(IC) = gm ∆VEB ΔVAD
ΔVEB
=RL gm
Transistor de unión: amplificador
Aplicaciones: circuitos lógicospuertas AND y OR, lógica de diodos
1N914
1N914
A
B
R
Vs
10 V
Puerta “AND” con diodos
Vs
R
Puerta “OR” con diodos
1950: Abandono de las válvulas de vacío y sustitución por transistores individuales
1960: Circuitos integrados en sustrato de silicio
1980: Transistores de efecto campo
1993: Tecnología CMOS
Del vacío al CMOS
Inversor (NOT)
Aplicaciones: circuitos lógicostecnología CMOS
G
D
S
FILA
BIT Se almacena un “1” en la celda cargando el condensador mediante una VG en fila y VD en bit
La lectura se hace aplicando VG en fila y midiendo la corriente en la línea bit
La lectura es un proceso destructivo. Hay que restaurar el valor leído
SRAM
DRAM
Aplicaciones: memorias RAM
EPROM
MOSFET ROM
Aplicaciones: memorias ROM
CCDCMOS sensor
Aplicaciones: CCD
Estructura DRAM con celdaLCD i LED
RGB
Aplicaciones: TFT
Circuito Integrado Circuito: Conjunto de conductores que
recorre una corriente eléctrica, y en el cual hay generalmente intercalados aparatos productores o consumidores de esta corriente.
Circuito integrado: Combinación de elementos de circuito miniaturizados que se alojan en un único soporte o chip, generalmente de silicio.
Fuente: Diccionario de la Real Academia Española (www.rae.es)
Circuito Integrado Circuito integrado: Conjunto de
transistores y circuitos eléctricos construidos sobre un mismo cristal. Los circuitos integrados actuales no miden más de un centímetro de largo y pueden contener millones de transistores.
Fuente: Diccionario de la Real Academia Española (www.rae.es)
Algunas Definiciones MSI: Medium Scale Integration, tipo de integración
de chip capaz de albergar entre 10 y 500 transistores.
LSI: Large Scale Integration, tipo de integración de chip capaz de albergar entre 1.000 y 10.000 transistores.
VLSI: Very Large Scale Integration, tipo de integración de chip capaz de albergar sobre 100.000 transistores.
ULSI: Ultra Large Scale Integration, tipo de integración de chip capaz de albergar sobre 10.000 circuitos.
Hoy en día VLSI y ULSI se confunden
COMPONENTES DE UN CI:
Los circuitos Integrados contienen cientos de estos componentes distribuidos de manera ordenada; utilizando la técnica llamada fotolitografía la cual permite ordenar miles de componentes en una pequeña placa de silicio.
El transistor actúa como un switch .
Las resistencias limitan el flujo de electricidad .
Los capacitares almacenan electricidad y la liberan en un rápido impulso.
Los diodos detienen la electricidad bajo alguna condición.
CARACTERISTICAS
Rara vez se pueden reparar; es decir si un solo componente de un circuito integrado llegara a fallar, se tendría que cambiar la estructura completa; esto se debe al tamaño diminuto y los miles de componentes que poseen.
Tamaño; ya que puede contener 275, 000 transistores, además de una multitud de otros componentes como son transistores, diodos, resistencias, condensadores y alambres de conexión, y medir desde menos de un centímetro a poco mas de tres centímetros.
CLASIFICACIÒN SEGÚN NIVELES DE INTEGRACIÓN: SSI (Small Scale Integration) .
Se refiere a los CI con menos de 12 componentes integrados. La mayoría de los chips SSI utilizan resistores, diodos y transistores bipolares integrados Varias compuertas lógicas en un solo paquete hacen un dispositivo con integración a pequeña escala . ejemplos: compuertas.
MSI ( Medium Scale Integration) 1970
Se refiere a los CI que tienen de 12 a 100 componentes integrados por chip. comprenden la época de investigación Ejemplos:
codificadores, registros, contadores , multiplexores, de codificadores y de multiplexores. Estos integrados son los que se usaban en los primeros ordenadores.
LSI (LargeScale Integration) 1971
Se refiere a CI con más de 100 componentes. Ya que toma pocos pasos hacer un transistor MOS integrado, un fabricante puede producir más de estos en un chip en vez de transistores bipolares. Ejemplos: Memorias, unidades aritméticas y lógicas (alu's), microprocesadores de 8 y 16 bits.Son utilizados para la fabricación de: los relojes de pulsera, detectores de humos, televisores y calculadoras quedan dentro de esta categoría. Los circuitos integrados utilizados en temporizadores de electrodomésticos son los mismos que los empleados en los relojes industriales, y el microprocesador
VLSI (Very Large Scale Integration) 1980
La integración en escala muy grande de sistemas de circuitos basados en transistores en CI que van de 10 000 a 99 99910 000 a 99 999 , como parte de las tecnologías de semiconductores y comunicación que se estaban desarrollando, Dan inicio a la era de la miniaturización.
Ejemplos: Microprocesadores de 32 bits, microcontroladores, sistemas de adquisición de datos.
Son módulos de construcción básica de los dispositivos electrónicos modernos, tales como radios, TV, sistemas de telefonía, computadoras y en general productos electrodomésticos caseros e industriales
ULSI(Ultra Large Scale Integration )
El Primer Computador
The BabbageDifference Engine(1832)25,000 partscost: £17,470
Evolución Histórica
ENIAC – El Primer Computador Electrónico (1946)
Evolución Tecnológica
Circuitos Integrados (Integrated Circuits IC)
En un IC se implementa un circuito electrónico completo (Resistencias, condensadores, diodos, transistores, etc) realizado sobre el mismo circuito semiconductor (Substrato).
µA 741 I P
DATOS EN EL ENCAPSULADO DE UN CIRCUITO INTEGRADO
FABRICANTE
AD Analog DevicesµA FairchildCR RCALM National SemiconductorMC MotorolaNE/SE SigneticsOP Precision MonolithicsRC/RH RaytheonSG Silicon GeneralTL Texas Instrument DESIGNADOR
Nombre/función del dispositivo
741 Amplificador de propósito general081 Amplificador entrada FET311 Comparador rápido
RANGO TEMPERATURA
C: Comercial 0ºC hasta 70ºC
I: Industrial 40ºC hasta 85 ºC
M: Militar 55ºC hasta 125 ºC
ENCAPSULADO
D,P: PlásticoJ, N: CerámicoM: Metálico
1
2
3
45
6
Encapsulado típicoDIL 6
Orden para numerar los pines
Pin número 1
DATOS EN EL ENCAPSULADO DE UN CIRCUITO INTEGRADO
DIL = Dual In LineSIL = Serial In Line
1948TransistorLab. Bell
Schokley, Brattain, Bardeen
1958Primer IC
Kilby
1971Primer µP
4004INTEL
2001Pentium IV
INTEL
Transistor2 Transistores 42 millones de transistores
1960MOSFET
2.300 Transistores
1945ENIAC
1er Computadorválvulas
La evolución del tamaño de los circuitos integrados ha sido espectacular.
Teniendo sus máximos de capacidad de integración, en el mundo de la Electrónica Digital (Microprocesadores)
LOS CIRCUITOS INTEGRADOS PUEDEN LLEGAR A TENER MUCHÍSIMOS COMPONENTES REALIZADOS SOBRE EL MISMO CIRCUITO INTEGRADO
Buscando errores sobre un esquema de un Circuito Integrado
CIRCUITOS INTEGRADOS: UNA AUTENTICA REVOLUCIÓN
Hoy día podemos considerar a los circuitos integrados como componentes electrónicos.
El diseño de aplicaciones con componentes sueltos (o discretos) (diodos, transistores, resistencias, condensadores, etc) cada vez está mas restringido a aplicaciones muy especiales (Electrónica de potencia, muy altas frecuencias, etc).
Hoy día podemos decir que existen una variedad de circuitos integrados "casi" específicos para nuestra aplicación:
Electrónica Analógica (amplificadores, comparadores, multiplicadores, generadores de señal, etc)
Electrónica Digital (microprocesadores, conversores A/D y D/A, etc)
Comunicaciones (Emisores, receptores, etc)
Electrónica de Potencia (Circuitos de control de motores, Drivers, etc)
Y una multitud de ejemplos mas (solo hay que ver las páginas web de los distintos fabricantes (MOTOROLA, TEXAS, IR, SGS, NATIONAL, etc).
ES PRÁCTICAMENTE IMPOSIBLE CONOCER TODOS LOS CIRCUITOS INTEGRADOS EXISTENTES EN EL MERCADO. DEBEMOS SABER BUSCAR EL NECESARIO PARA NUESTRA APLICACIÓN
DETALLE DE UN CIRCUITO REAL
DETALLE DE UN CIRCUITO REAL
Detalle de un circuito real
EJEMPLO TÍPICO DE CIRCUITO INTEGRADO DE PROPÓSITO GENERAL:
DIP8
CONCLUSIONES
Los Circuitos Integrados son pequeños circuitos electrónicos que han ido evolucionando con el paso del tiempo; ya que su funciones han crecido y su tamaño a disminuido considerablemente; la llamada “Miniaturización”.
Los circuitos integrados han hecho posible el desarrollo de muchos nuevos productos, como computadoras y calculadoras personales, relojes digitales y videojuegos.
El desarrollo de los circuitos integrados ha revolucionado los campos de las comunicaciones, la gestión de la información y la informática.
Los circuitos integrados han permitido reducir el tamaño de los dispositivos con el consiguiente descenso de los costes de fabricación y de mantenimiento de los sistemas. Al mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad.