feedback
このページの評価をお願いします

サポート情報をお探しですか?


INTEGROVANÝ OBVOD

1. Úvod

(Další kapitoly: 2. Pár slov o elektronice, 3. Rozdělení integrovaných obvodů)

Vynález tranzistoru koncem roku 1947 zahájil revoluci v elektronice a už v polovině 50. let se začaly na trhu objevovat první tranzistorové přístroje. Obrovskou popularitu si například získala přenosná tranzistorová rádia – tranzistoráky. S rostoucí složitostí elektronických obvodů se objevil vážný problém: desítky i stovky různých elektronických součástek bylo nutno vzájemně propojovat pomocí vodičů. Ruční pájení kontaktů bylo drahé, časově náročné a také nespolehlivé. Konstruktéři stáli před úkolem zjednodušit a zlevnit hromadnou výrobu elektronických obvodů.

Začalo to plošnými spoji

Prvním krokem bylo zavedení tzv. plošných spojů: jejich základem je laminátová destička, pokrytá z jedné strany měděnou fólií s vyleptanými vodivými spoji. Jednotlivé součástky jsou umístěny na opačné straně destičky, jejich vývody jsou zasunuty do otvorů v destičce a připájeny k vodivým spojům. Proti oxidaci se měď obvykle chrání zeleným lakem. Při hromadné výrobě obvodů je celý proces od zhotovení plošného spoje přes zasunutí součástek až po jejich připájení plně automatizovaný. Pro velmi složité obvody (např. v počítačích) se používají dvou – a vícevrstvé desky s plošnými spoji.

Rozhlasový přijímač ze strany součástek a ze strany plošného spoje (s ochranným lakem)
Plošný spoj jednoduchého obvodu - Oboustranný plošný spoj bez součástek a osazený součástkami

Integrace znamená soustředění

Plošné spoje sice zrychlily a zlevnily výrobu elektronických obvodů, ale jejich použitím se nijak nezmenšilo množství používaných součástek (tranzistorů, diod, rezistorů, kondenzátorů aj.). Skutečné řešení problému nalezl v roce 1958 mladý americký inženýr Jack Kilby. Jeho vynález byl založen na dvou myšlenkách:

  • všechny elektronické součástky vyrobit z jediného materiálu – polovodiče (germanium, křemík)
  • všechny součástky soustředit (integrovat) na jediném krystalu polovodiče (čipu)

Kilbymu se podařilo leptáním vytvořit na povrchu germaniového krystalu obvod, složený z pěti součástek: tranzistoru PNP, kondenzátoru a tří rezistorů. Tyto součástky navzájem propojil tenoučkými zlatými drátky a po připojení ke zdroji napětí fungoval obvod jako generátor elektrických kmitů. Vznikl tak první integrovaný obvod, který Kilby představil svým spolupracovníkům 12. září 1958 a nechal si jej patentovat v následujícím roce.

První Kilbyho integrovaný obvod se vůbec nepodobal jeho dnešním „potomkům“

V roce 1960 sestavil Američan Robert Noyce na křemíkové destičce dokonalejší monolitický integrovaný obvod – první variantu tvořily dvě dvojice tranzistorů a dva rezistory. Noyceovy monolitické integrované obvody byly pro hromadnou výrobu vhodnější než Kilbyho. Součástky v nich totiž nebyly propojeny pomocí drátků, ale potřebné spoje byly vytvořeny leptáním přímo v materiálu krystalu.

První monolitický integrovaný obvod - Robert Noyce - Obrázky z patentového spisu

Zavedení hromadné výroby levných a čím dál spolehlivějších a výkonnějších integrovaných obvodů vedlo od začátku 60. let k rychlému rozvoji miniaturizace a mikrominiaturizace.

Víte, že ...
... germaniová destička, na které sestavil Kilby první integrovaný obvod, měla rozměry 1,6 x 11 milimetrů?
... za vynález integrovaného obvodu obdržel Jack Kilby v roce 2000 Nobelovu cenu za fyziku?
... pro integrované obvody se literatuře používá zkratka IO, nebo IC (z angl. Integrated Circuit)?
... první komerční integrovaný obvod fungoval jako tzv. klopný obvod a od srpna 1961 se prodával za 450 amerických dolarů?
... slovo „digitální“ (číslicové) pochází z latiny? Latinské slovo „digitus“ (prst) se dostalo i do angličtiny, kde „digit“ znamená nejen „prst“, ale i „číslice“. Na prstech se totiž vždy dobře počítalo!

NÁSLEDUJÍCÍ KAPITOLA >>>