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Tema 5
NANOELECTRÓNICA
Y
CIRCUITOS INTEGRADOS
NANOELECTRÓNICA Y CIRCUITOS INTEGRADOS
•Sistemas electrónicos.
•Semiconductores.
•Dispositivos.
•Circuitos y circuitos integrados.
•Tecnología .
NANOELECTRÓNICA Y CIRCUITOS INTEGRADOS
•Sistemas electrónicos.
•Semiconductores.
•Dispositivos.
•Circuitos y circuitos integrados.
•Tecnología .
Sistemas electrónicos
ENIAC, 1946
18000 tubos de vacío
30 Tm, 150 kW
El primer Circuito Integrado
Texas Instruments, 1958
El primer transistor
AT&T Bell
Laboratories, 1947
Premio Nobel 1956
Jack Kilby,
Texas Instruments
Premio Nobel 2000
¿Evolución o revolución?
Sistemas electrónicos
Los sistemas electrónicos son circuitos
eléctricos en los que es posible el control de la
corriente que circula por ellos.
Esta corriente variable transporta la
información que es procesada por
el circuito
El control de la corriente se realiza con
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
¿Evolución o revolución?
Sistemas electrónicos
Los sistemas electrónicos hoy requieren
• Funcionalidad
• Rapidez
• Portabilidad
• Conectividad
¿Cuál es el corazón de
estos sistemas?
¡Los circuitos
integrados!
(chips)
Circuitos
Integrados
pero…
¿qué tienen
dentro los
circuitos
integrados?
Circuitos impresos
Por ejemplo:
microprocesadores,
memorias,
amplificadores, etc.
¿Evolución o revolución?
Del microprocesador al transistor
Oblea de silicio
2 centímetros
140 nm
El Transistor
70 nm
¡¡Miles de
millones de
transistores!!
NANOELECTRÓNICA Y CIRCUITOS INTEGRADOS
•Sistemas electrónicos.
•Semiconductores.
•Dispositivos.
•Circuitos y circuitos integrados.
•Tecnología .
SEMICONDUCTORES
• Los materiales activos usados en las aplicaciones
habituales son los SEMICONDUCTORES.
• Los semiconductores, como su nombre indica, tienen
una conductividad media entre los conductores y los
aislantes.
• En ellos es fácil modificar su conductancia y/o su
“geometría conductora”.
• El más importante es el Silicio, no tanto por sus
propiedades “electrónicas”, que también, como por sus
facilidades tecnológicas de proceso y los factores
económicos asociados a su Tecnología.
SEMICONDUCTORES
SEMICONDUCTORES
1.414 ºC
Método Czochralski de crecimiento del lingote.
SEMICONDUCTORES
Semiconductor
III-V
a
Hay, también, Semiconductores policristalinos y
SEMICONDUCTORES
SEMICONDUCTORES
Impurificación
Silicio tipo P
Silicio tipo N
NANOELECTRÓNICA Y CIRCUITOS INTEGRADOS
•Sistemas electrónicos.
•Semiconductores.
•Dispositivos.
•Circuitos y circuitos integrados.
•Tecnología .
DISPOSITIVOS
Unión P-N
Video
DISPOSITIVOS
Transistor Bipolar
Video
Video
DISPOSITIVOS
MOSFET
¿Evolución o revolución?
El transistor MOSFET como interruptor
¿Cómo funciona un transistor?
Voltaje de puerta (G) : control de la corriente que circula entre drenador y fuente
G (V<VT)
S
D
OFF
G (V>VT)
D
S
ON
VT: tensión umbral del transistor
NANOELECTRÓNICA Y CIRCUITOS INTEGRADOS
•Sistemas electrónicos.
•Semiconductores.
•Dispositivos.
•Circuitos y circuitos integrados.
•Tecnología.
CIRCUITOS
VCC
12
9
8
13
14
vi1
15
vi2
1
2
vo
18
3
R5
21
40K
VCC
39K
20
23
VCC
7
22
R7
R10
4
22
R6
19
CC
16
5
11
10
R4
5K
6
17
50K
1K
R1
R8
1K
R2
50K
Ajuste externo de offset
22
24
R9
50K
100
-VEE
AO mA741
Transistores de los años 80
Un millón de transistores por chip
2006
10 Millones de transistores en 1 mm2…
Punta de bolígrafo
y subiendo…
Capacidad en kilobit por chip
memoria humana
DNA humano
libro
página
2µm
Año
NANOELECTRÓNICA Y CIRCUITOS INTEGRADOS
•Sistemas electrónicos.
•Semiconductores.
•Dispositivos.
•Circuitos y circuitos integrados.
•Tecnología.
DISPOSITIVOS
MOSFET