Baixe manual de manutenção de aeronaves 02 - cap 11 circuitos integrados e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! 11-1 CAPÍTULO 11 CIRCUITOS INTEGRADOS INTRODUÇÃO Com a invenção do transistor os projetistas puderam produzir equipamentos eletrônicos menores, mais versáteis e de maior confiabilidade. Porém o transistor foi apenas o primeiro passo para um avanço tecnológico ainda maior, a implementação do circuito integrado monolítico. Os circuitos integrados, com as funções próprias de um circuito completo, em um espaço comparável ao que antes era ocupado por um único transistor, estão convertendo-se nos componentes básicos dos equipamentos eletrônicos. Para a construção de um circuito integrado efetua-se uma série de operações de difusão gasosa e centenas de circuitos integrados são produzidos simultaneamente em uma pastilha de silício, com cerca de 3 cm de diâmetro. MICROELETRÔNICA Na eletrônica sempre houve uma tendência de miniaturização dos equipamentos. O aparecimento do transistor e do diodo semi- condutor depois da guerra, incentivou mais o desenvolvimento dessa miniaturização. A utilização dos elementos semicon- dutores em miniatura foi possível devido às características do transistor permitir o funcionamento dos circuitos com baixa tensão e potência. A montagem de transistores e outros componentes em pequenas placas de circuitos impressos proporcionou uma redução signi- ficativa no tamanho e peso dos equipamentos. O resultado, mesmo em miniatura era, todavia, convencional no que se refere à montagem dos diversos componentes, formando o que se poderia chamar de micromontagem. A partir daí as pesquisas se desenvolveram, chegando atualmente à chamada microele- trônica. Um circuito integrado é um caso particular de microeletrônica, recebendo essa denominação um conjunto inseparável de componentes eletrônicos, em uma única estrutura, a qual não pode ser dividida sem que se destruam suas propriedades eletrônicas. Os circuitos integrados de semicon- dutores podem ser divididos em dois grupos: os circuitos monolíticos e os circuitos híbridos. Nos circuitos monolíticos todos os componentes dos circuitos são fabricados por meio de uma tecnologia especial dentro de uma mesma pastilha de silício, enquanto que nos circuitos híbridos, várias pastilhas são colocadas em um mesmo invólucro e são conectadas entre si. TÉCNICA DE FABRICAÇÃO DE CIRCUI- TOS INTEGRADOS MONOLÍTICOS Como mencionado anteriormente os circuitos integrados monolíticos são aqueles em que todos os componentes do circuito são fabricados simultaneamente em um único cristal de silício com menos de 1mm2 de área. O processo usado atualmente para a fabricação de CI (circuito integrado), é baseado na técnica de difusão do silício, que foi desenvolvida para a fabricação de transistores de silício. Inicialmente o material é um cristal de silício simples, do tipo P ou do tipo N, como mostrado em “A”. As técnicas de difusão permitem a introdução de impurezas nas profundidades e larguras desejadas no material inicial. A penetração vertical das impurezas é controlada pela temperatura de difusão e pelo tempo. O controle lateral de difusão torna-se possível pela combinação das propriedades de vedação do dióxido de silício com as técnicas fotoquímicas. Quando determinadas regiões do tipo N são difundidas em um material inicial do tipo P, como mostrado na figura “B”, são formados núcleos isolados no circuito. Os diodos formados pela substância P e os núcleos do material tipo N, fornecem o isolamento elétrico entre os núcleos. A difusão de regiões adicionais do tipo P e do tipo N formam transistores, como mostrado na figura “C”. As fases básicas às quais é submetido o silício, durante o processo de fabricação do CI são mostradas na figura 11-1 11-2 Figura 11-1 Fases do processo de fabricação do CI A placa de silício é então, revestida com uma camada de óxido isolante. Essa camada é aberta nos pontos adequados, para permitir a metalização e a interconexão, como mostrado na figura “D”. Quando se necessita de resistores no circuito, a difusão do emissor do tipo N é omitida e dois controles ôhmicos são estabelecidos para uma região do tipo P, formada simultaneamente com a difusão da base, como mostrado na figura “E”. Quando se necessita de capacitores, o próprio óxido é usado como dielétrico, como mostrado na figura “F”. A figura “G” mostra a combinação de três tipos de elementos em uma placa simples. Devido ao fato do processo básico de fabricação dos circuitos integrados ser idêntico ao usado para fabricar transistores, estes em um circuito integrado feito por esse processo são similares aos convencionais. Por outro lado, os resistores dos circuitos integrados são completamente diferentes dos comuns. Nos resistores comuns os diferentes valores ôhmicos são obtidos variando-se a resistência do material condutor, já nos circuitos integrados a resistência do material não pode variar para se obter valores diferentes de resistores, porque a resistência do material é determinada pelo valor requerido para a fabricação do transistor, e seu valor ôhmico depende basicamente de sua forma geométrica. O valor do resistor é determinado pelo produto de sua espessura “S” de difusão pela razão entre o comprimento “L” e a largura “W”, ou seja: W LSR •= O valor da capacitância de um capacitor integrado é dado pelo produto de uma superfície “A” e a razão entre a constante dielétrica “E” do material difundido e a espessura do óxido “d”, ou seja: d EAC •= TIPOS DE ENCAPSULAMENTO E CONTAGEM DE PINOS O invólucro de um circuito integrado desempenha quatro funções importantes: a) Protege a pastilha de silício contra a ação do meio ambiente, que de certo modo pode alterar as características do CI; b) Protege mecanicamente a pastilha do circuito integrado; c) Possibilita um meio simples de interligar o CI com os outros componentes do circuito;