Slide điện tử cho công nghệ thông tin đại học bách khoa hà nội

.c om Điện tử cho CNTT Electronics for Information Technology co ng Nguyễn Thị Thanh Nga Bộ môn KTMT – Viện CNTT & TT Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội du on g th an Thông tin liên hệ cu u § Giáo viên: Nguyễn Thị Thanh Nga § Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính, Viện Cơng nghệ thơng tin Truyền thơng § Phịng làm việc: B1 802 § Mobile: 0904567424 § Email: ngantt@soict.hust.edu.vn 2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Đề cương mơn học § § § § § IT3420 2(2-1-0-4) Lý thuyết: 30 tiết Bài tập: 15 tiết Đánh giá: 50%-50% Tài liệu học tập: › › Bài giảng Một số tài liệu tham khảo: ng Download tại: https://bit.ly/2krs8QU co › c om § Introductory Circuit Analysis, 10th edition, Boylestad § Electronic Device and Circuit Theory (2013), Robert L.Boylestad, Louis Nashelsky § Microelectronics circuit analysis and design, 4th edition, Donal A.Neamen § Digital Electronics: Principles, Devices and Applications (2017), Anil K.Maini du on g th an 3 Nội dung § Phần Chương 1: Khái niệm chung Điện tử cho CNTT Chương 2: Cấu kiện điện tử Chương 3: Mạch điện tử cu u › › › § Phần › › › › Chương 1: Cơ sở lý thuyết mạch số Chương 2: Các cổng logic Chương 3: Các mạch tổ hợp Chương 4: Các mạch dãy 4 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử Nội dung co ng c om Lý thuyết vùng lượng chất rắn Linh kiện thụ động ứng dụng Linh kiện bán dẫn ứng dụng g th an 5 du on Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng cu u Vật liệu bán dẫn đặc tính Điôt ứng dụng Transitor ứng dụng 6 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.1 Lý thuyết vùng lượng chất rắn Mức lượng Vùng dẫn Vùng cấm Chất dẫn điện Vùng hóa trị c om Chất cách điện Chất bán dẫn co ng § Một điện tử vùng hóa trị Si phải hấp thụ lượng lượng lớn điện tử vùng hóa trị Ge để trở thành điện tử tự Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 7 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính cu u § Là chất bán dẫn có độ dẫn điện mức trung gian chất dẫn điện chất cách điện, hoạt động chất cách điện nhiệt độ thấp có tính dẫn điện nhiệt độ phịng § Tính bán dẫn thay đổi có tạp chất, tạp chất khác tạo tính bán dẫn khác § Được chia thành loại: › › Bán dẫn tinh khiết Bán dẫn tạp chất 8 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Cấu trúc nguyên tử § Nguyên tử cấu thành từ: › › › Proton mang điện tích dương Neutron trung hồ điện Electron mang điện tích âm Hạt nhân Electron hố trị co ng c om electron hoá trị Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 9 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Cấu trúc nguyên tử § Nguyên tử cấu thành từ: Proton mang điện tích dương Neutron trung hồ điện Electron mang điện tích âm cu u › › › electron hoá trị Hạt nhân electron hoá trị 10 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính ng c om Liên kết hố trị co § Trong tinh thể Si/Ge, electron hố trị nguyên tử liên kết chặt chẽ với nguyên tử xung quanh 11 Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 11 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính cu u Liên kết hố trị § GaAs hợp chất bán dẫn nhóm 3-5, nguyên tử bao xung quanh nguyên tử loại 12 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính ng 13 Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 13 co § Khi điện tích hố trị hấp thụ lượng đủ lớn, bứt trở thành điện tích tự § Nhiệt độ cao, lượng electron lớn § Vật liệu bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm: nhiệt độ cao tính dẫn điện tăng → trở kháng giảm c om Điện tích tự du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Điện tử lỗ trống cu u § Khi điện tích hố trị hấp thụ lượng đủ lớn, bứt trở thành điện tích tự do, tạo trạng thái trống tích điện dương liên kết hố trị vị trí electron vừa rời bỏ § Trạng thái cịn gọi lỗ trống 14 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Dòng điện tử dòng lỗ trống co ng c om § Khi nhiệt độ tăng, nhiều liên kết hoá trị bị phá vỡ tạo nhiều electron tự trạng thái trống dương § Nhiều electron di chuyển phía bên phải tạo thành dịng electron § Tương ứng nhiều lỗ trống tạo thành phía bên trái tạo thành dịng lỗ trống Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 15 15 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Phân loại chất bán dẫn cu u § Bán dẫn (tinh khiết) § Bán dẫn pha tạp chất 16 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Bán dẫn (tinh khiết) co ng c om § Có mật độ electron tự với mật độ lỗ trống § Trong thực tế, loại bán dẫn giảm thiểu tạp chất tới mức nhỏ theo công nghệ Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 17 17 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Bán dẫn tạp chất cu u § Là vật liệu bán dẫn có mật độ electron mật độ lỗ trống không cách pha thêm tạp chất § Chia thành loại: › › Bán dẫn loại n: mật độ electron tự nhiều Bán dẫn loại p: mật độ lỗ trống nhiều 18 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Bán dẫn loại n ng co 19 Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 19 c om § Là loại bán dẫn hình thành thêm vào tạp chất có electron hố trị Si § nguyên tử tạp chất liên kết với nguyên tử Si xung quanh dẫn đến thừa electron hố trị § Được gọi ngun tử cho du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính Bán dẫn loại n cu u § Mặc dù dư electron hố trị trung hồ điện § Các electron tự cần hấp thụ lượng để chuyển lên vùng dẫn so với electron liên kết hoá trị Eg vật liệu bán dẫn Mức lượng cho 20 20 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch chỉnh lưu chu kỳ co ng c om § Cho mạch điện: § Tìm điện áp đầu ra? Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 61 61 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch chỉnh lưu chu kỳ cu u § Cho mạch điện: § Tìm điện áp đầu ra? 62 62 31 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch chỉnh lưu chu kỳ c om • Nửa dương chu kỳ • Nửa âm chu kỳ co ng • Điện áp đầu Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 63 63 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch lọc cu u § Cho mạch điện: § Tìm điện áp ra? 64 64 32 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng co ng c om Mạch chỉnh lưu chu kỳ với lọc RC Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 65 65 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch hạn chế cu u § Cho mạch điện: § Tìm điện áp đầu ra? 66 66 33 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch hạn chế co ng c om § Cho mạch điện: § Tìm điện áp đầu ra? Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 67 67 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch dịch cu u § Cho mạch điện: § Tìm điện áp đầu ra? 68 68 34 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điôt co ng c om § Tìm hiểu kỹ thuật phân tích mạch chứa nhiều điôt Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 69 69 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điơt cu u § Xét mạch sau: Mạch điện Đặc tính truyền điện áp 70 70 35 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điơt c om § Xét mạch sau: Đặc tính truyền điện áp ng Mạch điện co Điơt khố Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 71 71 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điơt cu u § Tìm hiểu kỹ thuật phân tích mạch chứa nhiều điơt § Sử dụng phương pháp tuyến tính đoạn, thơng qua đặc tính truyền điện áp thấy vùng dẫn/thơng vùng khố/khơng thơng điơt § Với mạch nhiều điơt, điơt trạng thái khố/dẫn → Có kết hợp trạng thái 72 72 36 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điôt – Ví dụ 2.1 § Xét mạch sau: c om § Tìm: co ng § Khi: Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 73 73 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điơt – Ví dụ 2.1 cu u § Đặc tính truyền điện áp: 74 74 37 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Phương pháp giải mạch nhiều điơt § Đối với mạch nhiều điôt, cần phải biết trạng thái hoạt động linh kiện dẫn hay khoá Giả thiết trạng thái điơt § Nếu dẫn, V) = V+ § Nếu khố, I) = .c om Phân tích mạch tuyến tính với trạng thái điôt giả thiết Đánh giá trạng thái kết điơt § Nếu giả thiết ban đầu khố, kết phân tích cho thấy I) = V) ≤ V+ giả thiết Ngược lại, I) > và/hoặc V) > V+ giả thiết khơng xác ng § Tương tự, giả thiết ban đầu dẫn, kết phân tích cho thấy I) ≥ V) = V+ giả thiết Ngược lại, I) < và/hoặc V) < V+ giả thiết khơng xác co Nếu giả thiết khơng xác cần đặt giả thiết mới, phân tích 75 mạch tuyến tính lặp lại bước Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 75 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điôt – Ví dụ 2.1 Chính xác cu u § Giả thiết D1 khố § Điện áp ra: 76 76 38 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điơt – Ví dụ 2.1 § Từ đặc tính truyền điện áp: c om § Giả thiết D1 D2 dẫn: co ng § Mặt khác: Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 77 77 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điơt ứng dụng Mạch nhiều điơt – Ví dụ 2.2 u § Xét mạch sau: cu § Tìm: 78 78 39 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điơt – Ví dụ 2.2 § Giả thiết: D1, D2, D3 dẫn § Như vậy: c om § Dịng điện nút VA D2 Khố co ng § Vì: Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 79 79 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điơt – Ví dụ 2.2 cu u § Giả thiết: D1, D3 dẫn, D2 khố § Tính được: D2 Khoá 80 80 40 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.1 § Cho mạch điện: § Giả thiết: c om § Tìm: co ng § Trong trường hợp Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 81 81 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng cu u Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.1 82 82 41 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng co ng c om Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.1 Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 83 83 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng cu u Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.1 84 84 42 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng co ng c om Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.1 Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 85 85 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.2 cu u § Cho mạch điện: § Giả thiết: § Trong trường hợp § Tìm: 86 86 43 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng co ng c om Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.2 Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 87 87 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng cu u Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.2 88 88 44 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương 2: Cấu kiện điện tử 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng co ng c om Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.2 Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 89 89 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng cu u Mạch nhiều điôt – Bài tập 2.2 90 90 45 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... Applications (2017), Anil K.Maini du on g th an 3 Nội dung § Phần Chương 1: Khái niệm chung Điện tử cho CNTT Chương 2: Cấu kiện điện tử Chương 3: Mạch điện tử cu u › › › § Phần › › › › Chương 1: Cơ sở... lớn điện tử vùng hóa trị Ge để trở thành điện tử tự Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 7 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.1 Vật liệu bán dẫn đặc tính cu u § Là chất bán dẫn có độ dẫn điện. .. ng c om § Cho mạch điện: § Tìm điện áp đầu ra? Chương 2: Cấu kiện điện tử g th an 67 67 du on 2.3 Linh kiện bán dẫn ứng dụng 2.3.2 Điôt ứng dụng Mạch dịch cu u § Cho mạch điện: § Tìm điện áp đầu