Entegre Devreler ve Çeşitleri

Entegre devre milyonlarca transistör, direnç ve kapasitör barındırabilen küçük bir yonga plakasıdır. Bu son derece küçük elektronikler, dijital veya analog teknolojiyi kullanarak hesaplamalar yapabiliyor ve veri depolayabiliyor. Detaylar yazımızın devamında.

A- A+

28.04.2021 tarihli yazı 14823 kez okunmuştur.

Entegre devreler, mikroelektronik devreler ve mikroçip isimleriyle de bilinmektedir. Bir entegre devre, oldukça küçültülmüş transistör ve diyot gibi aktif devre elemanları içermektedir. Aynı zamanda kapasitör, resistör gibi pasif devre elemanlarından oluşmaktadır. Bu yapılar tek bir parçadan oluşacak şekilde imal edilip elektronik bileşenlerin montajında kullanılmaktadır. Öyle ki bir bezelye tanesi kadar malzeme parçası üzerinde yüz binlerce transistör bulunabilmektedir. Entegre devreler, ana devreden kolayca değiştirilebildiği için güvenilirlikleri yüksektir. Fakat küçük boyutları nedeniyle akım artışı yaşandığında ısı dengeli şekilde dağıtılamaz. Devre bu yüksek akım artışından etkilenerek zarar görür. Ancak yine de oldukça avantajlı oluşları sebebiyle entegre devreler bugün tost makinesinden, arabalara kadar hayatın her alanında karşımıza çıkmaktadır.

► İlginizi çekebilir: Entegre Devre (IC) Nedir? | ElektrikPort Akademi

Entegre devrelerin bileşenlerinin bağlantıları yarı iletken bir malzeme tabakasının üzerinde bulunur. Bu malzeme genelde silikon olarak tercih edilir. Entegre devre elemanları mikroskobik derecede küçüktür. Entegre devrelerin tarihsel akışında 1947`deki transistörlerin icadı önemli yer kaplamaktadır. Transistörlerde bulunan kristaller elektronların yüzeylerinde bir bariyer oluşturur. Daha sonrasında bu bariyerin manipüle edilmesiyle elektrik akışının kontrolü sağlanır. Elektron akışının kontrolü birçok elektriksel işlemin önünü açmıştır. Bu avantajlı durumu gören araştırmacılar, transistör üretiminde kullandıkları metod ve malzemelerle diğer elektrik bileşenlerinin üretimini yapmaya devam etmiştir. Böylece elektrikli bir cihazın malzemeleri, laboratuvar ortamında oldukça küçük boyutlarda imal edilmeye başlanmıştır. Ancak kabloların gereğinden fazla yer kapladığı fark edilmiştir. Bu sorunun çözümü için cihazlar üzerine genellikle alüminyum ve bakırdan, kablo görevini görecek ince metal yollar konulmaya başlanmıştır.

Entegre Devre Çeşitleri

Entegre devreler boyutlarına göre sınıflandırılır. Temel olarak küçük, orta, büyük ve daha büyük boyutlandırılmış entegre devreler bulunmaktadır.

► Analog ve Dijital Entegre Devreler

Analog entegre devreler, ortamdaki sinyalin toplanıp ortama geri gönderilmesinde görevli cihazlarda bulunur. En basit entegre devre türlerindendir. Analog devreler, mikrofonlarda kullanılır. Mikrofon içinde bulunan analog devre, istenmeyen gürültüyü filtrelemek ve sinyali yükseltmek amacına hizmet etmektedir. Buradaki sinyal, kullanıcı tarafından gelen sesin gerilim elektrik sinyaline dönüştürülmüş haldir. Analog devre ile ortamdaki sıcaklık değişimine göre klima, ısıtıcı, fırın gibi elektrikli cihazlarının açılıp kapanması da programlanabilmektedir. Dijital entegrelerde ise devrelerde 1 veya 0`ı temsil eden binary kullanılır ve belli değerlikli gerilimlerde kullanım mümkündür. Bu devreler uygun bir tasarımla ihtiyaca yönelik olarak kombine edilirler.

► İlginizi çekebilir: FPGA Nedir?

► Mikroişlemci Entegre Devresi

En karmaşık entegre devre çeşidi olup binlerce ayrı dijital devreden oluşmaktadır. Bu dijital devrelerden her biri belirli bir mantık işlevini yerine getirir. Bu işlevlerin tamamı senkronize şekilde grup yöneticisi tarafından gerçekleşir. Mikroişlemciler, bilgisayarların merkezi işlem birimini yani CPU`yu içinde barındırır. Mikroişlemciler, her işlemcinin birçok farklı kaydının önceden belirlenmiş hafıza yerlerinde bulunan kaydedici devreleri içermektedir. Televizyonlarda ve kameralarda kullanımı yaygın olan mikroişlemciler, saniyede milyarlarca işlem gerçekleştirebilir.

► Hafıza Entegre Devresi

Mikroişlemcilerin oldukça fazla veri toplaması gerekir. Bu verileri depolamak için hafıza entegre devreleri kullanılır. Belleklerde, hafıza devreleri yoğun ve paralel şekilde konumlandırılmıştır. Belleklerin, kapasitesi artırılıp boyut küçültülmeye çalışıldıkça daha verimli ve daha az maliyetle çalışma sağlanmış olur.

► Dijital Sinyal İşlemcisi Entegre Devresi

Ortamdan elektronik olarak yakalanabilen sinyal analog dalga formundadır. Dijital sinyal ise binary hale dönüştürülmüş analog dalga biçimidir. Dijital sinyal işlemcisi entegre devreler sayesinde arka plan gürültüsü çok hızlı bir şekilde filtrelenebilir. Bir futbol maçı sırasında görüntülenen sarı işaret çizgileri de bu entegre devreler sayesinde resim çekildikten sonra eklenebilmektedir. Ve hatta bazı reklam panoları bile sonradan konulabilmektedir.

► CMOS Entegre Devresi

CMOS entegre devresi, düşük güç tüketimi ve daha az eşik voltajı sebebiyle kullanım alanı oldukça geniş olan entegre türlerindendir. Bu entegre çeşidinde MOSFET tipi transistörler bulunur.

► Diğer Entegre Devre Çeşitleri

Voltaj regülatörü entegre devreleri, DC girişinde değişiklikler olmasına rağmen oldukça kararlı bir DC çıkışı sağlamaktadır. Radyo frekansı entegre devreleri ise cep telefonları ve kablosuz cihazlarda yaygın kullanıma sahip analog devrelerdir. Bir başka entegre devre çeşidi olan uygulamaya özel entegre devreler ise dijital veya analog devreden oluşmaktadır. Alternatif talimatları kontrol etme yeteneğinden yoksun yapılardır. Ayrıca sadece belli bir işlevi yerine getirme kabiliyetine sahiptirler. Monolitik mikrodalga entegre devreleri ise belli bir GHz aralığında yada mikrodalga frekansında çalışabilmektedirler. Radar sistemleri, uydu iletişimleri ve cep telefonlarında güç amplifikatörü olarak kullanımları da mevcuttur.

Kaynak:

► britannica.com
► electrical4u.com
► elprocus.com
► electricaltechnology.org