O que são os circuitos integrados?
Os circuitos integrados (CIs) são peças eletrônicas essenciais para a tecnologia moderna. Eles são usados em praticamente todos os dispositivos eletrônicos que usamos no dia a dia, desde computadores e telefones celulares, até aparelhos de som e televisores.
Um circuito integrado é um chip eletrônico que possui conjunto de circuitos eletrônicos em uma única peça de material semicondutor.
Os circuitos integrados podem realizar uma ampla variedade de funções eletrônicas, desde operações matemáticas simples, até a implementação de sistemas complexos de processamento de sinais.
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Eles são compostos por diversos componentes eletrônicos, como transistores, resistores e capacitores, que são integrados em uma única placa de circuito.
Há duas principais vantagens em um circuito integrado, que é o custo e o desempenho.
O custo é menor se comparado aos outros componentes, devido ao fato de que é necessário uma quantidade inferior de materiais para construir os CIs.
Já o desempenho dos circuitos integrados também é melhor, já que os seus componentes internos alternam rapidamente, consumindo pouca energia.
O que são os circuitos integrados?
Como são produzidos os circuitos integrados?
O principal componente dos circuitos integrados é o silício! O silício é um material semicondutor, caracterizado por possuir uma banda de valência totalmente preenchida por elétrons, e uma banda de condução vazia ou sem elétrons, na temperatura zero absoluto (0K).
Os materiais semicondutores podem ser divididos em duas bandas de energia, elas são denominadas como banda proibida, bandgap ou simplesmente gap, e são representadas pela sigla Eg.
Essa energia pode atingir até 3eV (elétron-volt), diferentemente dos materiais isolantes em que o gap supera esse valor.
Em função dessas bandas de energia e do aumento da temperatura, há uma excitação térmica de elétrons da banda de valência para a banda de condução, fazendo com que na banda de valência haja lacunas, também conhecidas como portadores intrínsecos.
Assim, para temperaturas superiores a 0K, há sempre um certo número de elétrons ocupando a banda de condução, e o mesmo número de lacunas na banda de valência.
Os circuitos integrados são produzidos em larga escala usando técnicas de fabricação avançadas. Eles, assim como outros dispositivos semicondutores, são fabricados a partir de wafers.
Os wafers são lâminas em forma de disco compostas de silício cristalino puro e com espessura de poucos milímetros.
O diâmetro dos wafers pode mudar de acordo com a tecnologia que está sendo usada no processo de fabricação.
Primeiro, o desenho do circuito é criado usando software especializado. Em seguida, o desenho é transferido para uma placa de cobre, que é usada como molde para criar o circuito em uma camada de material semicondutor.
O material é cortado em pedaços menores, cada um contendo um único circuito integrado.
As tecnologias de construção dos CIs variam muito, eles podem ter diversas formas e tamanhos, o que determina a maneira que eles serão fixados nas placas de circuitos.
Alguns são montados na superfície da placa, sem atravessá-la (Surface Mount Technology “SMT” ou Surface Mount Device “SMD“), e outros são montados com os seus terminais atravessando a placa (Thru Hole ou PTH).
Aplicações dos circuitos integrados
Os circuitos integrados são usados em uma ampla variedade de aplicações, como computadores, telefones celulares, aparelhos de som, televisores e muito mais.
Eles são essenciais para a tecnologia moderna, porque permitem que os dispositivos eletrônicos sejam pequenos, rápidos e eficientes. Sem eles, muitos dos dispositivos que usamos no dia a dia seriam muito maiores e menos poderosos!
Algumas das principais aplicações dos circuitos integrados incluem:
- Computadores: os circuitos integrados são utilizados em todos os componentes de um computador, incluindo a CPU (unidade central de processamento), a memória e os periféricos, como a placa de vídeo e o controlador de disco rígido
- Telecomunicações: os circuitos integrados são utilizados em dispositivos de telecomunicação, como telefones celulares, roteadores sem fio e modems de internet, para realizar funções como codificação de sinais e comunicação com a rede
- Eletrônica de consumo: os circuitos integrados são encontrados em muitos dispositivos eletrônicos de consumo, como aparelhos de televisão, aparelhos de som, câmeras e videocassetes
- Automóveis: os circuitos integrados são utilizados em muitos sistemas de um carro, como o sistema de freio eletrônico, o sistema de injeção eletrônica de combustível e o sistema de navegação
- Indústria: os circuitos integrados são utilizados em máquinas industriais, como robôs e equipamentos de automação, para controlar e monitorar os processos industriais
- Medicina: os circuitos integrados são utilizados em equipamentos médicos, como monitores de sinais vitais e equipamentos de imagem, para medir e exibir os sinais vitais de um paciente
Qual o principal circuito integrado utilizado?
É difícil dizer qual o “principal” circuito integrado, pois depende do contexto em que o circuito integrado está sendo usado.
No entanto, um dos circuitos integrados mais conhecidos e amplamente utilizados é o microprocessador, também conhecido como CPU (unidade central de processamento).
Os microprocessadores são os “cérebros” dos computadores, sendo responsáveis por realizar as operações de processamento de dados.
Eles são encontrados em quase todos os tipos de computadores, desde laptops até supercomputadores, e são utilizados em muitas outras aplicações, como em telefones celulares, automóveis e dispositivos de telecomunicação.
Outros circuitos integrados amplamente utilizados incluem os amplificadores operacionais, os conversores A/D (analógico-digital) e D/A (digital-analógico) e os circuitos de memória, como os circuitos de memória RAM (random access memory) e ROM (read-only memory).
Para continuar aprendendo sobre eletrônica e descobrir o que é um arduino, recomendamos que assista o vídeo abaixo!
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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