Wat is een geïntegreerde schakeling of Integrated Circuit (IC)?

Geïntegreerde schakelingen worden ook wel in het Engels Integrated Circuit genoemd, dit wordt afgekort met IC. Een geïntegreerde schakeling is een samenstel waarbij diverse elektronische componenten op een enkel stuk halfgeleidermateriaal worden geplaatst. Als het een grote IC betreft wordt deze ook wel microchip of chip genoemd. IC’s worden in heel veel verschillende elektrische machines en apparaten ingebouwd. Hierbij kan gedacht worden aan mobiele telefoons, computers, wasmachines en voertuigen waarin elektronica is ingebouwd.

Geïntegreerde schakelingen zijn elektronische schakelingen die zoals de naam aangeeft geïntegreerd zijn. Deze schakelingen zijn geïntegreerd en gefabriceerd op een plakje silicium (Si). Dit plakje silicium wordt vervolgens in een keramische behuizing geluimd of in een plastic behuizing gegoten. Deze behuizing heeft metalen pootjes waarmee de schakeling bevestigd kan worden. Een geïntegreerde schakeling is dus een compact geheel. Hiermee verschilt een geïntegreerde schakeling van losse componenten die op printplaten worden aangebracht.

Chip
Als men het heeft over geïntegreerde schakelingen gebruikt men ook vaak de term ‘chip’. Het woord chip is een afgeleide van het materiaal dat voor deze schakeling wordt gebruikt. dit materiaal is, zoals eerder genoemd, een plakje silicium. Dit plakje silicium wordt gefabriceerd uit zuiver zand; SiO2. Het plakje heeft een doorsnede van bijvoorbeeld 200 of 300 mm.

Elektronische schakelingen
In veel machines en apparaten maakte men gebruik van dezelfde elektronische schakelingen. Hierdoor werden algemene printplaten ontwikkeld die een specifieke functie hadden. Deze algemene printplaten werden samengesteld uit losse componenten die op de printplaat werden aangebracht. Daarnaast werden op deze printplaten ook weerstanden direct op de print aangebracht. Door de weerstanden direct op de print aan te brengen ontstond een hybride schakeling. De hybride schakeling is een voorloper van de geïntegreerde schakeling die later werd ontwikkeld.

Ontwikkeling geïntegreerde schakeling
De geïntegreerde schakeling werd ontwikkeld omdat er in toenemende mate gebruik werd gemaakt van transistors. Deze transistors werden dikwijls in dezelfde elektronische schakeling gebruikt waardoor een geïntegreerde schakeling een gunstige oplossing werd. De transistors werden gezamenlijk met de weerstanden gefabriceerd op één halfgeleiderplaatje. In eerste instantie werden deze schakelingen geplaatst in een metalen behuizing.

Op een gegeven moment gebruikte men kunststoffen voor de behuizing van geïntegreerde schakelingen. Tegenwoordig worden nog steeds geïntegreerde schakelingen in kunststof behuizingen gegoten. Doordat geïntegreerde schakelingen een zeer compacte vorm hebben konden er nieuwe ontwikkelingen worden doorgevoerd in elektronische apparatuur. De compacte schakelingen zorgden er voor dat elektronische apparatuur veel compacter gemaakt kan worden.

De eerste geïntegreerde schakeling
Op 12 september 1958 werd de eerste werkende geïntegreerde schakeling gepresenteerd door Jack Kilby van Texas Instruments. Ongeveer vier maanden later werd een soortgelijke uitvinding gedaan door Robert Noyce van Fairchild Semiconductor. Er ontstond een patentenstrijd tussen de twee personen. Robert Noyce was weliswaar later da n Jack Kilby maar kreeg toch het patent op zijn naam in 1969.

Wat is SI-stelsel en welke basiseenheden staan hierin?

Het SI-stelsel is voluit het Internationale Stelsel van Eenheden. In het Frans wordt het SI-stelsel voluit geschreven als: Système international d’unités. Dit is het metrieke stelsel van uniforme internationale standaardeenheden voor het meten van diverse grootheden. Op 11 oktober 1960 werd het SI-stelsel ingevoerd. Het stelsel wordt beheerd door het Bureau international des poids et mesures in de Franse plaats Sèvres. Doormiddel van het SI-stelsel kunnen internationaal makkelijker gegevens worden uitgewisseld. Voor 1960 hadden de meeste landen verschillende maatstelsels. Door de invoering van het SI-stelsel ontstond een wettelijke standaard in de Europese Unie.

Toepassing van het SI-stelsel
Het SI-stelsel wordt vooral gebruikt in de handel van grondstoffen en producten. De eigenschappen van grondstoffen en producten moeten worden uitgedrukt in de eenheden die beschreven zijn in het SI-stelsel. In 1978 werd in Nederland het gebruik van het SI-stelsel verplicht gesteld door de invoering van de IJkwet. Hierdoor werd het gebruik van het SI-stelsel verplicht in de handel, onderwijs en in de uitoefening van beroepen. In 2006 is het SI-stelsel vervangen door de Metrologiewet.

Het SI-stelsel is opgebouwd rond een aantal basiseenheden. Deze basiseenheden vormen in combinatie met elkaar afgeleide SI-eenheden. Het SI vormt hierdoor een samenhangend geheel.

De zeven onafhankelijke basiseenheden
In het SI-stelsel staan een aantal basiseenheden. Dit zijn zeven basiseenheden die wereldwijd worden gebruikt voor een eenduidige maatvoering. De zeven basiseenheden zijn onderling onafhankelijk. Hieronder staan de zeven basiseenheden.  Het vetgedrukte woord is de grootheid, de onderstreepte is de naam en het cursiefgedrukte is het symbool.

  • Lengte- meterm
  • Massakilogramkg
  • Tijdsecondes
  • Elektrische stroomampèreA
  • absolute temperatuurkelvin-K
  • hoeveelheid stofmol-mol
  • lichtsterktecandelacd

Lengte, massa, tijd, elektrische stroom, absolute temperatuur, stofhoeveelheid en lichtsterkte worden ook wel de basisdimensies genoemd.

Afgeleide SI-eenheden
Naast de bovengenoemde SI-basiseenheden zijn er andere SI-eenheden dit zijn afgeleide SI-eenheden. Deze afgeleide SI-eenheden worden uitgedrukt in termen die van de basiseenheden zijn afgeleid. Een voorbeeld hiervan is de vierkante meter m² als oppervlakteaanduiding. Een ander voorbeeld is m/s (meter per seconde) als aanduiding voor snelheid.