Circuitos integrados

TECNICAS DE FABRICACION DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS Hasta ahora hemos estudiado circuitos discretos. La palabra discretos quiere decir separados o distintos. Y se refiere al uso de transistores y resistores separados en la construcción de circuitos. Un circuito discreto es aquel en el cual todos los componentes se han soldado o conectado mecánicamente en alguna otra forma. La invención delcircuito integrado (CI) en la década de los 60 fue un descubrimiento muy importante ya que supero la necesidad de conectar mecánicamente los componentes discretos. Para empezar, un CI es un dispositivo que cuenta con sus propios transistores y resistores. Estos componentes internos no son discretos, sino que están integrados. Esto significa que se producen y conectan durante el mismo proceso defabricación. El producto final, ya sea un amplificador multietapa o un circuito de conmutación, puede llevar a cabo una función completa. Debido a que sus componentes integrados son microscópicamente pequeños, un fabricante puede colocar cientos de ellos en el espacio que ocupa un simple transistor discreto. Uno de los primeros CI que se fabricaron fue el amplificador operacional (amp op.). Unamplificador operacional característico es un amplificador de cd de alta ganancia que opera desde los 0 HZ hasta 1MHZ. Un amp op Ci es como una caja negra mágica con terminales externas o puntos para conexión. Al conectar esas terminales de conexión con voltajes de alimentación, generadores de señal y resistencias de carga, se puede construir de manera fácil y rápida un amplificador optimo. El truco es, sinembargo, saber que terminales se conectan y conque. También ayuda conocer un poco lo que hay adentro de la caja negra, porque entonces se estará en una mejor posición al detectar fallas, analizar o diseñar circuitos con CI. CIRCUITOS INTEGRADOS Alguna vez, los amplificadores operaciones se construyeron como circuitos discretos. El termino de amplificador operacional se refiere a un amplificadorque lleva una operación matemática. Históricamente, los primeros se usaron en computadoras analógicas, donde ejecutaban operaciones matemáticas tales como integración y diferenciación. Actualmente, la mayoría de los amplificadores operacionales se producen como circuitos integrados. Antes de estudiar los circuitos de amplificadores operacionales y otros temas afines, demos un breve vistazo a laforma en que se construyen los circuitos integrados bipolares. El proceso que se describe acontinuacion es una de las formas de las muchas que hay. Lo único que se necesita es la idea general de cómo se produce un CI. Este sencillo conocimiento hará más fácil entender ideas mas avanzadas acerca delos amplificadores operacionales. IDEA BASICA En primer lugar, un fabricante produce un cristal p devarias pulgadas de largo. Este se corta en varia obleas delgadas como se ve en la siguiente figura. Un lado de la oblea se reviste de un aislante y se pule para dejarla libre de asperezas. A la oblea se le llama sustrato p; y es el que se usara como chasis de de los componentes integrados. A continuación, las obleas se colocan en un horno. Aquí se hace circular por encima de ellas una mezcla de gas deátomos de silicio y átomos pentavalentes. Esto forma una capa delgada de semiconductor tipo n en la superficie caliente del sustrato en la siguiente figura. Se le llama a esta capa epitaxial. Como se ve en la figura pasada, la capa epitaxial tiene un espesor de aproximadamente de 0.1 a 1 mil.

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Para evitar que la capa epitaxial se contamine, se sopla sobre la superficie oxigeno puro. Losátomos de oxigeno se combinan con los de silicio, para formar una capa de dióxido de silicio (SiO2) en la superficie como se muestra en la siguiente figura. Esta capa precidida al vidrio de SiO2 sella la superficie y evita reacciones químicas posteriores. El sellado de la superficie se conoce como pasivacion. La oblea a continuación se corta en áreas rectangulares como se ve en la siguiente...