20. yüzyılın en büyük icatlarını düşününce çok az kişinin aklına entegre devre gelir. Entegre devreler sayesinde hayatlarımıza giren cihazların adları mutlaka aklınıza gelecektir ama ilk kez 1958’de bir araya getirilen bu transistör kümelerinin üzerinde pek durmayız.
Aslında bu anlaşılır bir durum. Entegre devreler çok küçük (modern tabiriyle “nano ölçekte”) ve hiç etkileyici görünmeyen şeyler. Esasında bunlar, gözle görülmeyen işlevleri yerine getirmek üzere birbirine bağlanmış metal ve yarı iletken bileşenlerden ibaret. Ancak kişisel bilgisayarlardan akıllı telefonlara ve televizyonlara kadar tüm modern elektronik cihazlar entegre devre devreler sayesinde çalışıyor ve en temel işlemlerini onlar sayesinde yapabiliyorlar.
Entegre devre, minik aktif ve pasif devre elemanlarından oluşan bir devre grubudur. Aktif devre elemanlarına örnek olarak transistörler ve diyotlar, pasif elemanlara örnek olarak kondansatörler ve dirençler verilebilir. Bunların hepsi yarı iletken bir malzemeden (örn. silikon) yapılan ince bir levha üzerine yerleştirilir. ABD’deki yonga üreticilerinin merkezi Silikon Vadisi de adını bu silikondan alır.
Bu yapılar bir araya gelince ortaya bir bilgisayar yongası (çip) çıkıyor. Yongaların boyutları birkaç milimetre ile birkaç santimetre (örn. bilgisayar işlemcileri) arasında değişiyor. Bu yongaların içindeki çok sayıda dahili entegre devre, plastik kabuklarla korunuyor. Yongalar da bir araya gelerek elektronik cihazlarımızın temelini oluşturuyor.
Analog Ve Dijital
İki temel entegre devre türü var: analog ve dijital. Analog (lineer) devreler en basit olanlar ve genellikle mikrofon gibi sinyal toplayan veya gönderen elektronik cihazlarda kullanılıyorlar. Örneğin, gelen mikrofon sinyalini modifiye ederek güçlendirmek için analog devre kullanılıyor.
Buna karşın, bilgisayar ve akıllı telefon gibi elektronik cihazlarda yaygın olan dijital devreler daha karmaşık. Bu entegre devreler açık veya kapalı olabilen ikili değişkenlerle işlem yapıyor. Bu sayede “Boole cebri” denilen mantık kurallarına göre çeşitli işlevler yerine getirilebiliyor. Modern mikroişlemciler, birden fazla dijital entegre devrenin bir araya getirilmesiyle oluşuyor. İşlemcilerin saat frekansı, çeşitli işlevlerin gerçekleştirilme hızını belirliyor.
P-N Bağlantıları
P-n bağlantısı, iki ayrı tip yarı iletken malzeme arasındaki iletimi engelleyen bir entegre devre parçasıdır. Özünde bir p-n bağlantısı, akımın belirli bir yönde akmasına izin veren veya vermeyen veren bir diyot türüdür. Elektron hareketliliği yüksek olan kadmiyum arsenit gibi bir n tipi yarı iletken malzeme, elektron boşluk konsantrasyonu yüksek olan bakır sülfür gibi bir p tipi yarı iletken malzemeye birleşince elektronlar n tipi tarafından p tipi tarafına geçer ve bazı boşluklar da ters yöne geçer.
Bu eylem sonucunda, iki yarı iletkenin buluştuğu yerde pozitif ve negatif yüklü iki iyon çekirdeği ortaya çıkar ve bunların arasında bir elektrik alanı oluşur. Buraya “tükenim tabakası” veya “tükenim bölgesi” denir. Elektrik alanının belli bir yönü olduğundan, ileri veya ters öngerilimli bir voltaj üretilir. Sonuç olarak, p-n bağlantıları transistör yapımında kullanılabilir ve tüm dijital devreler de transistörlerden yapılır.
Entegre Devreden Önce Ne Vardı?
Meşhur ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), entegre devreden önceki dönemin mükemmel bir örneği. Mermilerin yörüngelerini hesaplamak için 1943-1945 arasında ABD’de inşa edilen 27 tonluk bu makine, 18.000 vakum tüpü sayesinde bir saniyede 5.000 toplama işlemi yapabiliyordu. Bugün tırnağınız kadar bir yonga bundan çok daha fazlasını yapıyor.
Kaynak: How It Works
İlginizi Çekebilir: Kuantum Bilgisayarı
