Circuitos electronicos
Circuito, con origen en el latín circuitus, es un concepto con varios usos y significados. El término permite referirse al trayecto en curva cerrada, el recorrido que termina en el punto de partida o el terreno ubicado dentro de un perímetro. ntegrado, por su parte, procede del verbo integrar (completar un todo con las partes faltantes, hacer que algo pase a formar parte de un todo, constituir un todo). En la electrónica, un circuito integrado es una combinación de elementos de un circuito que están miniaturizados y que forman parte de un mismo chip o soporte.
La noción, por lo tanto, ambién se utiliza como sinónimo de chip o microchip. El circuito integrado semiconductor, sobr a través de la fotolito unos pocos milímetr encapsulado con con 3 next pag fia _ aterial rcuitos electrónicos e ocupan idos por un permiten establecer la conexión entre dicha pastilla de material semiconductor y el circuito impreso. Existen varios tipos de circuitos integrados. Entre los más avanzados y populares pueden mencionarse los microprocesadores, que se utilizan para controlar desde computadoras hasta teléfonos móviles y electrodomésticos. Los circuitos integrados pueden clasificarse de diversas formas.
Es posible hablar de los circuitos monolíticos (fabricados en un único monocristal, por lo general silicio), los circuitos híbridos de capa fina (con componentes que exceden a la tecnología monolítica) y los circuitos híbridos de capa gruesa (sn cá cápsulas, con resistencias depositadas por serigrafía y cortes con láser). Otra clasificación se realiza según el número de componentes y el nivel de integración. Los circuitos integrados, en este caso, se conocen por su sigla en inglés: SSI (Small Scale ntegration), MSI (Medium Scale Integration), etc. Historia Vicente Burgos
El circuito Integrado (1C), es una pastilla o chip muy delgado en el que se encuentran una cantidad enorme de dispositivos microelectrónicos interactuados, principalmente diodos y transistores, además de componentes pasivos como resistencias o condensadores. El primer Circuito Integrado fue desarrollado en 1 958 por el Ingeniero Jack St. Clair Kilby, justo meses después de haber sido contratado por la firma Texas Instruments. Los elementos más comunes de los equipos electrónicos de la época eran los llamados «tubos de vacío», las lámparas usadas en radio y televisión y el transistor de germanio (Ge).
En el verano de 1958 Jack Kilby se propuso cambiar las cosas. Entonces concibió el primer circuito electrónico cuyos componentes, tanto los activos como los pasivos, estuviesen dispuestos en un solo pedazo de material, semiconductor, que ocupaba la mitad de espacio de un clip para sujetar papeles. El 12 de Septiembre de 1 958, el invento de Jack Kilby se probó con éxito. El circuito estaba fabricado sobre una pastilla cuadrada de germanio (Ge), un elemento químico metálico y cristalino, que medía seis milímetros por lado y contenía apenas un transistor, tres resistencias y un condensador.
El éxito de Kilby supuso la entrada del mundo en la microelectrónica. El aspecto del circuito integrado era tan nimio, que se ga 33 integrado era tan nimio, que se ganó el apodo inglés que se le da a las astillas, las briznas, los pedacitos de algo: chip. En el año 2000 Jack Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por la contribución de su invento al desarrollo de la tecnología de la información. Los circuitos integrados fueron posibles gracias a descubrimientos experimentales que demostraron que los semiconductores pueden realizar las funciones de los tubos de vacío o circuitos de varios transistores.
La integración de grandes cantidades de diminutos transistores en pequeños chips fue un enorme avance sobre la ensamblaje manual de los tubos de vacío (válvulas) y circuitos utilizando componentes discretos. La capacidad de producción masiva de circuitos integrados, con fiabilidad y facilidad de agregarles complejidad, impuso la estandarización de los circuitos integrados en lugar de diseños utilizando transistores que pronto dejaron obsoletas a las válvulas o tubos de vacío. Existen dos ventajas principales de los circuitos integrados sobre los circuitos convencionales: coste y rendimiento.
El bajo coste es debido a que los chips, con todos sus componentes, son impresos como una sola pieza por fotolitografía y no construidos por transistores de a uno por vez. Algunos de los circuitos integrados más avanzados son los microprocesadores, que son usados en múltiples artefactos, desde ordenadores hasta electrodomésticos, pasando por los teléfonos móviles. Los chips de memorias digitales son otra familia de circuitos integrados que son de importancia crucial para la moderna sociedad de la i de circuitos integrados que son de importancia crucial para la moderna sociedad de la información.
Mientras el coste del diseño y desarrollo de un circuido integrado complejo es bastante alto, cuando se reparte entre millones de unidades de producción el coste individual, por lo general, se reduce al mínimo. La eficiencia de los circuitos integrados es alta debido a que el pequeño tamaño de los chips permite cortas conexiones que posibilitan la utilización de lógica de bajo consumo (como es el caso de los TTL y CMOS) en altas velocidades de conmutación. Las estructuras de los microchips se volvieron más y más pequeñas.
Los fabricantes tuvieron éxito al duplicar el número e transistores en un chip cada 18 meses, tal como lo predijo la ley de Moore. Sin embargo, a medida que los tamaños se han reducido a escalas de átomos, los fabricantes se están acercando cada vez más a los límites de la miniaturización. Ha llegado el tiempo de probar acercamientos completamente nuevos. Para esto, los investigadores están actualmente buscando soluciones tales como el uso de pequeños «mini tubos de grafeno», los cuales esperan utilizar en los microchips del futuro.
Tan sólo ha pasado medio siglo desde el inicio de su desarrollo y ya se han vuelto ubicuos. De hecho, muchos académicos creen que la evolución digital impulsada por los circuitos integrados es una de los sucesos más destacados de la historia de la humanidad. Existen tres tipos de circuitos Integrados: -Circuito monolítico: La palabra monolítico viene del griego y significa «una piedra». La palabra es apropiada porque los componentes son parte de un chip. El Circuito monolitico es el tipo más 4 33 palabra es apropiada porque los componentes son parte de un chip.
El Circuito monolítico es el tipo más común de circuito integrado, ya que desde su intervención los fabricantes han estado produciendo los circuitos integrados monollticos para levar a cabo todo tipo de funciones. Los tipos comercialmente disponibles se pueden utilizar como amplificadores, reguladores de voltaje, conmutadores, receptores de AM, circuito de televisión y circuitos de ordenadores. Pero tienen limitadores de potencia. Ya que la mayoría de ellos son del tamaño de un transistor discreto de señal pequeña, generalmente tiene un índice de máxima potencia menor que 1 W.
Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc. -Circuito hibrido de capa fina: Son muy similares a los circuitos onolíticos, pero además, contienen componentes dificiles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores MD – D/ A se fabricaron en tecnología hibrida hasta que progresos en la tecnología permitieron fabricar resistencias precisas. -Circuito híbrido de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monol[ticos.
De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula (dices), transistores, diodos, etc. , sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Las resistencias se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, tanto en cápsulas lásticas como metálicas, dependiendo de la disipación de potencia que necesiten. En muchos casos, la cápsula no está «moldeada», sino que simplemente consiste en una resina sap 33 muchos casos, la cápsula no está «moldeada», sino que simplemente consiste en una resina epoxi que protege el circuito.
En el mercado se encuentran circuitos híbridos para módulos de RF, fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc. Clasificación de los Circuitos Integrados: Atendiendo al nivel de integración – número de componentes – los circuitos integrados se clasifican en: SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: inferior a 12. -MSI (Medium Scale Integration) medio: 12 a 99. -LSI (Large Scale Integration) grande: 100 a 9999. -VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10 000 a 99 999. •ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: igual o superior a 100 000.
En cuanto a las funciones integradas, existen dos clasificaciones fundamentales de circuitos integrados (1C): -Circuitos integrados analógicos: Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta dispositivos completos como amplificadores, osciladores o ncluso receptores de radio completos. -Circuitos integrados digitales: Pueden ser desde básicas puertas lógicas hasta los más complicados microprocesadores. Éstos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un sistema.
En general, la fabricación de los circuitos integrados es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto a los antiguos circuitos, además de un montaje más rápido. Limitaciones de los circuitos integrados: Existen ciertos limites físicos y económicos al desarrollo de I 6 33 de los circuitos integrados: Existen ciertos límites físicos y económicos al desarrollo de los circuitos integrados. Son barreras que se van alejando al mejorar la tecnología, pero no desaparecen.
Las principales son: -Disipación de potencia-Evacuación del calor: Los circuitos electrónicos disipan potencia. Cuando el número de componentes integrados en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia, también crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo. Además, en muchos casos es un comportamiento regenerativo, de modo que cuanto mayor sea la temperatura, más calor producen, fenómeno que se suele llamar «embalamiento térmico» y como consecuencia, el llamado «efecto avalancha», y que si no se evita, llega a destruir el dispositivo.
Los amplificadores de audio y los reguladores de tensión son proclives a este fenómeno, por lo que suelen incorporar «protecciones térmicas» Los circuitos de potencia, evidentemente, son los que más energía deben disipar. Para ello su cápsula contiene partes metálicas, en contacto con la parte inferior del chip, que sirven de onducto térmico para transferir el calor del chip al disipador o al ambiente. La reducción de resistividad térmica de este conducto, así como de las nuevas cápsulas de compuestos de silicona, permiten mayores disipaciones con cápsulas más pequeñas.
Los circuitos digitales resuelven el problema reduciendo la tensión de alimentación y utilizando tecnologías de bajo consumo, como TTL o CMOS. Aun así en los circuitos con más densidad de integración y elevadas velocidades, la disipación es uno de los mayores problemas, llegándose densidad de integración y elevadas velocidades, la disipación s uno de los mayores problemas, llegándose a utilizar experimentalmente ciertos tipos de criostatos. Precisamente la alta resistividad térmica del arseniuro de galio es su talón de Aquiles para realizar circuitos digitales con él.
Capacidades y autoinducciones parásitas: Este efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula y el circuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillas más pequeñas se reduce la capacidad y la autoinducción de ellas. En los circuitos digitales excitadores de buses, generadores de reloj, etc. , es importante antener la impedancia de las líneas y, todavía más, en los circuitos de radio y de microondas.
Límites en los componentes: Los componentes disponibles para integrar tienen ciertas limitaciones, que difieren de las de sus contrapartidas discretas: -Resistencias. Son indeseables por necesitar una gran cantidad de superficie. por ello sólo se usan valores reducidos y, en tecnologías digitales, se eliminan casi totalmente. -Condensadores. Sólo son posibles valores muy reducidos y a costa de mucha superficie. Como ejemplo, en el amplificador operacional uA741, el condensador de estabilización viene a cupar un cuarto del chip. -Bobinas.
Sólo se usan en circuitos de radiofrecuencia, siendo híbridos muchas veces. En general no se integran. Los circuitos más usados son los resonantes (bobina-condensador; bien en serie o en paralelo), que actualmente son sustituidos por cristales de cuarzo Densidad de integración: Durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se v Densidad de integración: Durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando los defectos, de modo que cierto número de componentes del circuito final no funcionan correctamente.
Cuando el chip integra un número mayor de componentes, estos componentes defectuosos disminuyen la proporción de chips funcionales. Es por ello que en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se fabrican más de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexión final para obtener la organización especificada. Circuitos Electrónicos Un circuito eléctrico es un arreglo que permite el flujo completo de corriente eléctricabajo la influencia de un voltaje.
Un circuito eléctrico típicamente está compuesto por conductores cables conectados a ciertos elementos de circuito como aparatos (que aprovechan el flujo) yresistencias (que lo regulan). La analogía sería al flujo de un circuito de agua que funciona bajo la presión del flujo Para que exista un circuito eléctrico, la fuente de electricidad debe tener dos terminales: una terminal con carga positiva y una terminal con negativa.
Si se conecta el polo positivo de una fuente eléctrica al polo negativo, se crea un circuito. Entonces la carga se convierte en energía eléctrica cuando los polos se conectan, permitiendo el flujo continuo de energía cinética. Los electrones siempre se desplazarán por medio de energía cinética de cuerpos con carga negativa hacia cuerpos aves de un vínculo o con carga positiva con cie un puente entre ambas te usualmente llamamos terminales que usualmente llamamos «circuito».
El nombre «positivo» o «negativo» unicamente sirve para indicar el sentido de las cargas Al crearse un puente, dependiendo de la resistencia de las partículas que compongan al puente será la velocidad de transportación de los electrones de los átomos con exceso de electrones (iones negativos) hacia los átomos con falta de electrones (iones positivos). Si demasiados electrones cruzan al mismo tiempo el puente, pueden destruirlo en el proceso, por lo que el numero de electrones que se intercambian en el circuito en un tiempo determinado puede ser limitado a través de la resistencia, que se traducirá encalor como pérdida de energía.
Dentro del circuito se puede estar conectado un motor que aproveche la energ(acinética de los electrones para convertirlo en trabajo al crear un campo magnético que interactúe con otros magnetos, creando movimiento. También se puede instalar un interruptor. Cuando presionas el interruptor conectando las puntas, el circuito se «cierra» y la orriente fluye, de lo contrario el circuito queda «abierto» y la corriente no puede fluir.
Al número de Interacciones de electrones que ocurren dentro de un circuito al mismo tiempo se le llama «corriente» y se mide en «Amperes». Un ampere equivale a 6. 25 x 1018 electrones moviéndose por una corriente por segundo, a lo que se llama colombio. La cantidad de carga entre los lados de un circuito se llama «voltaje» y se mide en Volts, que en otras palabras es la cantidad de carga eléctrica necesaria para que 1 colombio haga una cantidad de trabajo específica. Una gran cantidad de voltaje o una pequeña resistencia puede romper el 10
