Quang điện tử và vi mạch tổng hợp

Quang điện tử Vi mạch tổng hợp (IC) Mục lục Mục lục A Quang điện tử .3 I Định nghĩa - Trước hết linh kiện điện tử điều đặc biệt hoạt động sở chịu tác động ánh sáng phát ánh sáng Nói cách tổng quát linh kiện quang điện tử chịu tác động ánh sáng làm biến đổi điện trở, biến đổi dòng điện biến đổi hiệu điện ta cung cấp dòng điện qua phát bước sóng ánh sáng với màu xanh, đỏ, lam không màu II Cơ chế hoạt động Linh kiện quang điện tử phát ánh sáng cấp điện cho Linh kiện quang điện tử chịu tác động sóng ánh sáng III Ứng dụng linh kiện quang điện tử điều khiển cách ly B Vi mạch tổng hợp - IC I Định nghĩa II Lịch sử .7 III Phân loại Phân loại theo chất tín hiệu điện Phân loại theo công nghệ chế tạo IV Đánh giá Ưu điểm Nhược điểm V Những thông số kỹ thuật vi mạch A Quang điện tử I Định nghĩa - Trước hết linh kiện điện tử điều đặc biệt hoạt động sở chịu tác động ánh sáng phát ánh sáng Nói cách tổng qt linh kiện quang điện tử chịu tác động ánh sáng làm biến đổi điện trở, biến đổi dòng điện biến đổi hiệu điện ta cung cấp dòng điện qua phát bước sóng ánh sáng với màu xanh, đỏ, lam không màu II Cơ chế hoạt động Linh kiện quang điện tử phát ánh sáng cấp điện cho - Những linh kiện chế tạo nhằm mục đích chiếu sáng, trang trí số sử dụng mạch điều khiển Đặc điểm linh kiện ta cấp cho dòng điện chạy qua thân phát ánh sáng Các linh kiện phổ biến thuộc loại biết đến với tên gọi đèn Led, Laser đèn phát hồng ngoại a Bóng đèn Led - Dùng biển quảng cáo, đèn thị, làm báo hiệu gần người ta chế tạo nhiều bóng đèn Led với mục đích chiếu sáng gia đình đường phố b Laser - Ứng dụng nhiều trang trí, truyền tín hiệu điều khiển từ xa dùng để cắt gọt, gia công khí Đặc điểm ánh sáng Laser truyền với phương cực thẳng, lượng có cơng suất lớn bị suy hao lượng không khí Chính đặc điểm mà Laser dùng làm tia định vị vũ khí bắn tỉa c Đèn phát hồng ngoại - Bề ngồi giống bóng đèn Led bình thường cấp điện vào ta khơng thể nhìn thấy ánh sáng mà phát Nó sử dụng thiết bị điều khiển từ xa thiết bị điện tử gia dụng Tại sử dụng nhiều thiết bị điều khiển từ xa phát sóng hồng ngoại có bước sóng nằm ngồi vùng ánh sáng nhìn thấy nên it bị nhiễu ánh sáng Linh kiện quang điện tử chịu tác động sóng ánh sáng - Đây linh kiện có thơng số vật lý điện trở, hiệu điện thay đổi có sóng ánh sáng tác động vào Chính biến đổi linh kiện lên người dùng ánh sáng để điều khiển thiết bị dùng linh kiện quang điện tử phần để điều khiển Một số linh kiện quang điện tử phổ biến thuộc loại nói đến pin mặt trời, quang điện trở , photo quang điện , phototransistor, tế bào quang điện a Pin mặt trời - Ứng dụng rộng rãi xu sử dụng nguồn lượng từ thiên nhiên Nguyên lý hoạt động đơn giản, cần có sóng ánh sáng chiếu vào sinh hiệu điện Người ta tích trữ lượng vào hệ thống ắc quy để sử dụng điện vào ban đêm b Quang điện trở - Là linh kiện điện tử thông dụng , thường thấy thiết bị dùng ánh sáng để điều khiển Điện trở linh kiện thay đổi có ánh sáng chiếu vào, mơi trường tối sáng linh kiện có điện trở lớn cỡ mê ga ohm , ngồi ánh sáng lại trở thành vật dẫn điện Dựa vào đặc điểm mà quang điện trở sử dụng với chức cảm biến ánh sáng III Ứng dụng linh kiện quang điện tử điều khiển cách ly - Một yêu cầu tối quan trọng máy móc xác độ bền tính an tồn điện Bài tốn đặt thiết bị tiêu thụ bóng đèn, máy bơm, chạy điện áp hàng trăm vơn chíp điều khiển lại chạy điện áp thấp từ 3.3 đến V Trong trình hoạt động để tránh dò điện áp cao đánh thủng chíp điều khiển linh kiện quang điện tử sử dụng để nâng cao tính ổn định hệ thống Các chip vi xử lý điều khiển chuyển mạch bán dẫn thông qua linh kiện quang điện tử opto couple để đóng cắt điện áp cao cung cấp nguồn điện đến tải tiêu thụ B Vi mạch tổng hợp - IC I Định nghĩa - IC – Vi mạch tích hợp linh kiện điện tử tích hợp nhiều linh kiện tụ điện, điện trở, transistor, với số lượng lớn, ghép lại với theo mạch thiết kế sẵn nhằm đáp ứng mục đich sử dụng - Một vi mạch tích hợp bao gồm chip đơn tinh thể silic có chứa linh kiện tích cực linh kiện thụ động dây nối chúng Các linh kiện chế tạo công nghệ giống công nghệ chế tạo điôt tranzito riêng rẽ Q trình cơng nghệ gồm việc ni cấy lớp epitaxi, khuếch tán tạp chất mặt nạ, nuôi cấy lớp oxit, khắc oxit, sử dụng ảnh in li tô để định rõ giản đồ II Lịch sử Lịch sử phát triển mạch tích hợp năm 1949, kỹ sư người Đức Werner Jacobi (Siemens AG) nộp sáng chế cho thiết bị khuếch đại bán dẫn giống mạch tích hợp, có transistor bề mặt chung cho khuếch đại tầng, làm dụng cụ trợ thính III Phân loại Phân loại theo chất tín hiệu điện - IC tuyến tính: Là loại IC có khả xử lý liệu xảy liên tục - IC số: Là loại IC có khả xử lý liệu xảy rời rạc Phân loại theo công nghệ chế tạo - Vi mạch bán dẫn (hay gọi vi mạch đơn khối): Trong vi mạch bán dẫn, phần tử tích cực thụ động chế tạo đơn tinh thể bán dẫn (Si (N) Si (P)) làm chất Việc chế tạo vi mạch bán dẫn chủ yếu dựa trình quang khắc theo phương pháp Plana, Plana- epitaxi hay siloc - Vi mạch màng mỏng: Trong tích hợp linh kiện thụ động đế thủy tinh cách điện hay Ceramic phương pháp bốc lắng đọng chân khơng, phần tử tích cực hàn gắn vào mạch linh kiện rời rạc Ưu điểm loại chế tạo điện trở tụ điện có chất lượng cao sai số nhỏ - Vi mạch màng dày: Trong tích hợp linh kiện thụ động đế chất bán dẫn phương pháp quang khắc qua khn linh kiện tích cực hàn vào linh kiện rời rạc - Vi mạch lai: Trong tích hợp linh kiện tích cực linh kiện thụ động đế thuỷ tinh Ceramic theo hai công nghệ chế tạo vi mạch bán dẫn vi mạch màng mỏng Vi mạch lai có độ tin cậy cao loại vi mạch bán dẫn Tuy nhiên, công nghệ chế tạo vi mạch lai phức tạp nên giá thành cao hơn, điều hạn chế việc sử dụng công nghệ IV Đánh giá Ưu điểm - Vi mạch tích hợp có độ tin cậy cao, kích thước nhỏ, chứa nhiều phần tử (IC bậc chứa 10 linh kiện, IC bậc chứa 11 ÷ 100 linh kiện, IC bậc chứa 101 ÷ 1000 linh kiện, IC bậc chứa đến 10000 linh kiện lớn hơn), giá thành hạ, tiêu thụ lượng điện Nhược điểm - Do sử dụng lượng nhỏ nên hạn chế tốc độ làm việc - Yêu cầu độ ổn định nguồn cung cấp cao V Những thông số kỹ thuật vi mạch - Mã số vi mạch: qua cho biết chức - Hãng sản xuất - Các thông số kỹ thuật khác (được quy định tùy thuộc vào loại vi mạch cụ thể)