circuitos integrados

Los circuitos integrados (CI) son una parte clave de la electrónica moderna. Son el corazón y el cerebro de la mayoría de los circuitos. Son pequeños "chips" de color negro que se pueden encontrar en casi todas las placas de circuitos. A no ser que seas un genio loco de la electrónica análoga, es probable que tengas al menos un circuito integrado en todos los proyectos electrónicos que construyas, por lo tanto es importante que los comprendas en su totalidad. 

Construcción del Circuito Integrado

El interior de un circuito integrado, visible después de remover la tapa.

La verdadera clave de un circuito integrado es una construcción compleja de capas de semiconductores, cobre y otros materiales, los cuales se interconectan para formar transistores, resistencias, y otros componentes en un circuito. La combinación cortada y formada de estos elementos se llama "Silicon Die".

La vista panorámica de un "Silicon Die" de un circuito integrado.

Mientras un circuito integrado es pequeño, los semiconductores y las capas de cobre del cual esta formado son increíblemente delgadas. Las conexiones entre las capas son muy complejas. Aquí hay un acercamiento de una sección de la imagen anterior:

Un "Silicon Die" de circuito integrado es el circuito en su forma más pequeña posible, incluso muy pequeña como para poder soldar o conectar algo a este. Para hacer mas fácil el trabajo de conectar el circuito integrado, el Silicio se encapsula en un tamaño adecuado. El empaquetado de un circuito integrado convierte a este pequeño y delicado trozo de silicio en el chip negro, el cual todos conocemos.

Encapsulados de Circuitos Integrados

El encapsulado es lo que rodea el Silicio del circuito integrado y lo convierte en un dispositivo, el cual podemos conectar fácilmente. Cada conexión interna es conectada a través de un pequeño cable a un pin en el encapsulado. Los pines son los terminales plateados que salen de un circuito integrado, los cuales se conectan después a otras partes del circuito. Estos son los más importantes para nosotros, debido a que estos son los que se utilizan para conectar el resto de los componentes y cables del circuito.

Hay muchos tipos distintos de encapsulados, cada uno tiene dimensiones, tipos de montaje, y/o configuraciones de pines únicos.

Marca de Polaridad y Enumeración de Pin

Todos los circuitos integrados son polarizados y cada pin es único en término de ubicación y función. Esto significa que el encapsulado debe tener alguna forma para determinar a qué pin corresponde. La mayoría de los circuitos integrados ocupan una hendidura o un punto para indicar cuál es el primer pin.

tipos de circuitos integrados

• monolíticos: están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio,1​ pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
•  híbridos de capa fina: son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistencias precisas.
• híbridos de capa gruesa: se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Las resistencias se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está moldeada, sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil,

Sensores

Un sensor es todo aquello que tiene una propiedad sensible a una magnitud del medio, y al variar esta magnitud también varia con cierta intensidad la propiedad, es decir, manifiesta la presencia de dicha magnitud, y también su medida.

Un sensor en la industria es un objeto capaz de variar una propiedad ante magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas con un transductor en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: intensidad lumínica, temperatura, distancia, aceleración, inclinación, presión, desplazamiento, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica , etc.

Características técnicas de los sensores

• Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.
• Precisión: es el error de medida máximo esperado.
• Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset. (down)
• Linealidad o correlación lineal.
• Sensibilidad de un sensor: suponiendo que es de entrada a salida y la variación de la magnitud de entrada.
• Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede detectarse a la salida.
• Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
• Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
• Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.