Entegreler

Güncelleme 15/06/2020

Entegre, bir çok devre elamanının ve sistemin bir araya getirilerek bir bütün oluşturup paketlenmesiyle meydana getirilmiştir.
Entegreler; elektronik devrelerde kullanılan transistör, direnç, kondansatör  ve diyot gibi devre elemanlan içeren ve yonga adı verilen yarı iletken bir yapıdır. Bu elemanlar yonga içerisinde birbirlerine bağlanarak bir devre oluştururlar. Oluşan bu devrenin uygun yerlerinden dışarıya bacaklar (pinler) çıkarılır.

Bir bakıma şöyle diyebiliriz; siz bir devre tasarlarsınız, klasik devre elemanları ile (direnç transistör ,diyot,kondasatör ve diğer elemanlar) bu devreyi amaca uygun çalışır hale getirirsiniz. Elinizdeki bu devre mesela 25 tane elemandan oluşmaktadır. Tüm bunların yaptığı işi yapacak tek bir eleman oluşturursanız ve bunu paketlerseniz bunun adı entegreolur.   Bu yapıda 25elemanın hepsi entegre içine girmez. Entegre içindeki elemanlar daha çok diyot, transistör vb pnp yarıiletken elemanlardır. her ne kadar dirençler bobin ve kondansatörlere göre daha fazla entegre içindekullanılsada genellikle RLC elemanları ve özellikle bobin ve kondansatörler entegre dışında kalırlar. Çünkü bu elemanlar maliyeti ve boyutu arttırırlar.

Oluşturulan devre, metal veya plastik bir kılıfla kaplanarak dış etkenlerden korunur. Böylece bir entegre devre elde edilmiş olur. Elde edilen bu entegrenin, boyutları ve aynı ölçüde de maliyeti oldukça azalmıştır. Günümüz teknolojisinin gelişmesinde entegre devrelerin çok önemli bir yeri vardır. Entegrelerin maliyetlerinin ve boyutlarının her geçen gün küçülmesi, çalışma Hıızlarının çok yüksek olması endüstrideki kullanım alanını da o kadar büyütmektedir.
Entegreler, kısaca Integrated Circuit kelimelerinin baş harfleri olan lC harfleriyle simgelenirler. IC ler genellikle standart paketlere sahip olup, dışarıya çıkanlan bacak sayılan 8 ile 200 arasında değişmektedir. Tüm entegre(IC) paketlerinin üzerinde nümerik kodlar vardır. Bu kodlar sayesinde entegrenin tipini ve içerisinde bulundurduğu devrenin özelliklerini öğrenebiliriz.
Entegre devreler genel olarak iki kategoride toplanır.
Bunlar; Lojik (mantık) entegreler ve doğrusal entegreler (lineer entegreler) dir:
Lineer entegreler ( örneğin opamplar ) genellikle gerilim yükseltme, doğrultma… vb gibi işlemlerde kullanılır.
Lojik entegreler(sayısal entegreler) ise kapı devrelerinden oluşmuşlardır. Günümüzde sayısal (1-0) devrelerde lojik entegreler kullanılmaktadır.

Entegrelerin düşük maliyet ve çok az yer kaplamaları nedeniyle elektronik endüstrisinde çok geniş kullanmaalanları olduğunu söylemiştik.
Bu devrelerdenbazıları şunlardır;
Güç yükselteçleri
Sayıcılar, Kaydediciler, A/D dönüştürücüler,
Aritmetik üniteler,
Gerilim/Akım düzenleyiciler,
Radyo ve TV devrele
işlemsel yükselteçler
…vb. gibi birçok elektronik devrede kullanılır.
Entegreler yapılarına göre de sınıflandırılır. Dış kılıflarına göre metal entegreler, plastik  entegreler ve seramik entegreler olmak üzere üç guruba ayrılır.
Ancak seramik gövdeli entegreler kırılgan ve pahalı olmaları nedeniyle günümüzde pek kullanılmazlar.

Entegreler bozuldukları zaman genellikle tamirleri yoluna gidilmez. Bozulan entegre atılarak yerine yenisi monte edilir. Bu tip, sök-tak  işlemlerinin daha pratik yapılabilmesi için entegre için soketler kullanılır.  Entegre, Devre üzerine monte edilmek yerineaynı sayıda bacakları olan soket monte edilir ve entegre bu sokete takılır.  Böylece entegrenin sökülmesi/değiştirilmesi gibi bir işlem sırasında oluşabilecek sorunlar ortadan kalkar.

Entegreler içerisinde kapasite oluşturmak ekonomik değildir. Çünkü bu devre elemanı entegre içerisinde fazla yer kaplar ve entegre boyutunun büyümesine sebeb olur.
Lojik entegreler bünyelerinde bulundurdukları kapı sayısına göre de sınıflandırılırlar.
Bunlar ;
SSI (Küçük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 1 ile 20 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin, 7400 modeli entegre içerisinde 4 adet nand kapısı bulunduru”
MSI ( Orta Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 20 ile 100 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin, flip-floplar, sayıcılar.
LSI (Büyük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 100 ile 10.000 arasında lojik kapı bulundurur. Örneğin 4 ve 8 bitlik mikroişlemciler.
VLSI ( Çok Büyük Ölçekli Entegre) : Bünyesinde 10.000 den fazla lojik kapı bulundururlar.  Örneğin, 16-32 bitlik mikroişlemciler, hafıza devreleri, bilgisayar devreleri.

Günümüzde bünyesinde 200 bin den fazla lojik kapı bulunduran entegre yongaları yapılabilmektedir. Her lojik kapının içerisinde en az 2 adet transistör bulunur.
Bu durumda bir lojik entegre içerisinde yüzbinlerce transistör oluşturulabileceğini söyleyebiliriz. Örneğin Pentium mikroişlemcisi bünyesinde 5,5 milyon adet transistör bulundurur.
Günümüz işlemcilerinden örnek verirsek, örneğin intel Core i7 mikroişlemcisinde 731.000.000  transistör bulunur.  Bu sayı Core i7 980X  de 1,17 milyar transistöre ulaşmaktadır.

Aşağıda çeşitli tiplerdeki entegreler bulabilirsiniz.
Her bir entegredeki temel devre NAND veya NOR kapısıdır. Lojik entegre adını
kapı devrelerinin yapımında kullanılan elektronikma1zemeden alır. Günümüzde
kullanılan bazı entegre tipleri şunlardır ;
RTL – (Resistör – Transistör Lojik) Direnç- Transistör mantığı
DTL – Diod Transistör mantığı
HTL -( High – Threshold Lojik) Yüksek seviye mantığı
TIL -Transistör -Transistör mantığı
ECL – Emiter – Kuplaj mantığı
DCTL – Direkt – Kuplaj Transistör mantığı
MOS – Metal- Oksit yarı iletken mantığı
CMOS – Tümler – Metal yarı İletken
Yukarıda saydığımız entegrelerin (lojik ailesi) karakteristik özellikleri (parametreleri) birbirinden çok farklıdır. Kuracağımız sistemin özelliklerine göre entegreyi seçeriz. Bunun için de entegrelerin parametrelerini bilmemiz gerekir.

Şimdi bu parametreleri inceleyelim ;
Besleme voltajı (power supply voltage): Entegrenin besleme gerilimini belirler. Bazı entegrelerde besleme voltajının toleransı da belirtilebilir.
Yayılırn gecikmesi (propagation delay): Bir lojik devrenin girişine verilen bilgiye göre çıkışın değişim hızını nano saniye cinsinden gösterir. Bir mantık kapısı kendi girişinde meydana gelen değişikliğe anında cevap vermez yani bir zaman gecikmesi olur. Bu gecikmeye yayılma gecikmesi denir. TTL için 5 nsn dir. PLC,bilgisayar v.b. yerlerde yayılım hızı maksimum olan devreler tercih edilir.
Güç harcaması (Power dissipation): Devrenin harcadığı güç miktannı gösterir.
Harcanan güç mili watt cinsinden olur. Devrenin ça1ışma hızıyla doğru orantılı
olarak değişir. (Pilli devrelerde minumum güç harcayan IC ´ler tercih edilir.)
Çıkış kapasitesi (Fon out): Devrenin çıkışına bağlanacak maksimum yük miktarını belirler. Çıkış kapasitesinin değeri lojik kapının çıkışına bağlanacak kapı adedini belirler.
Gürültü miktan (Noise immunity): Gürültümiktarı devrenin çıkışındaki bilgilerin hata oranını belirler. Yani çıkışta 1 değerli sinyal O değerli sinyal gibi veya bunun tersi gibi görünmesi durumu. Gürültü miktarı (milivolt cinsinden) ne kadar az olursa çıkış bilgileride o kadar hatasız olur. Kapının gürültüyü bastırabilme kabiliyetine, o kapının gürültü başlığı denir.
Pals frekansı (Clock frequency): Digital devrenin girişine uygulanacak tetiklerne palsinin MHz cinsinden :frekansını belirler.

İncelediğimiz parametrelere göre ideal bir entegrenin özelliklerini şu şekilde sayabiliriz
Hızlı çalışmalı
Güç harcaması minimum olmalı
Ekonomik olmalı.
Isı değişmelerinden etkilenmemeli
İyi gürültü başlığı olmalı
Hata miktarı “0” olmalı.