zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Cấu kiện điện tử - Chương 9

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Báo xấu

78
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

VI MẠCH TÍCH HỢP (IC : Integrated- Circuit) I. ĐỊNH NGHĨA: Vi mạch là mạch điện gồm nhiều linh kiện Transistor, diode, điện trở … được tích hợp trên một một miếng tinh thể có kích thước rất nhỏ, các linh kiện này liên kết với nhau thực hiện một số chức năng đã định và được bọc bên ngòai bằng vỏ plastic hoặc kim lọai, nên nó còn được gọi là mạch điện tích hợp hay IC (Integrated- Circuit,). Điều đặc biệt nhất đối với IC là kích thước một IC vi xử lý MC 6800 chứa 68.000 transistor và...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cấu kiện điện tử - Chương 9

Taøi lieäu giaûng daïy moân: Linh kieän Ñieän Töû CHÖÔNG 9 : VI MAÏCH TÍCH HÔÏP (IC : Integrated- Circuit) I. ÑÒNH NGHÓA: Vi maïch laø maïch ñieän goàm nhieàu linh kieän Transistor, diode, ñieän trôû … ñöôïc tích hôïp treân moät moät mieáng tinh theå coù kích thöôùc raát nhoû, caùc linh kieän naøy lieân keát vôùi nhau thöïc hieän moät soá chöùc naêng ñaõ ñònh vaø ñöôïc boïc beân ngoøai baèng voû plastic hoaëc kim loïai, neân noù coøn ñöôïc goïi laø maïch ñieän tích hôïp hay IC (Integrated- Circuit,). Ñieàu ñaëc bieät nhaát ñoái vôùi IC laø kích thöôùc moät IC vi xöû lyù MC 6800 chöùa 68.000 transistor vaø moät soá linh kieän khaùc taäp trung treân moät beà maët 1/4inch x1/4 inch töùc 40mm2. Öu ñieåm cuûa coâng ngheä cheá taïo naøy laø taïo ra caùc IC coù ñoä tin caäy cao, kích thöôùc nhoû, chöùa nhieàu phaàn töû , giaù thaønh haï, tieâu thuï coâng suaát ít. II. PHAÂN LOAÏI: Coù nhieàu caùch phaân loaïi. 1. Theo tính chaát cuûa döõ lieäu ñöôïc xöû lyù bôûi IC : Ngöôøi ta chia laøm 2 loaïi: a. Vi maïch töông töï (Analog IC), coøn goïi laø vi maïch tuyeán tính (linear IC): Duøng ñeå xöû lyù caùc döõ lieäu lieân tuïc (analog). thöôøng coù kyù hieäu baèng chöõ A vaø theâm kyù hieäu cuûa haõng saûn xuaát. Ví duï: - TA : IC Analog cuûa haõng TOSHIBA AN : IC Analog cuûa haõng NATIONAL - HA: IC Analog cuûa haõng HITACHI. - Tín hieäu analog: laø loïai tín hieäu ñieän trong moät chu kyø toàn taïi ôû voâ soá ñieåm ñieän theá khaùc nhau, maø ñaëc tröng cho tín hieäu naøy laø tín hieäu hình sin,,, Vi maïch soá (Digital IC) b. Duøng ñeå xöû lyù caùc döõ lieäu rôøi raïc, giaùn ñoaïn (khoâng lieân tuïc) hay coøn goïi tín hieäu soá. Tín hieäu soá: laø tín hieäu trong moät chu kyø chæ toàn taïi ôû 2 möùc ñieän theá thaáp vaø cao : Möùc thaáp (L: Low) töông öùng vôùi traïng thaùi “0” töùc khoâng coù ñieän. - Trang 9-1 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Taøi lieäu giaûng daïy moân: Linh kieän Ñieän Töû Möùc cao (H: High) töông öùng vôùi traïng thaùi “1” töùc coù ñieän. - Vi maïch soá thöôøng coù 2 hoï laø TTL vaø CMOS: Hoï TTL (Transistor-Transistor-Logic): laø coâng ngheä cheá taïo trong nhöõng thaäp nieân - 70-80 vôùi coâng ngheä beân trong chuû yeáu duøng BJT, nguoàn cung caáp thöôøng laø 5V. Hoï CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor): Laáy MOSFET laøm - phaàn töû cô baûn. Nguoàn cung caáp khoûang 3-15V. CMOS coù coâng suaát tieâu thuï thaáp hôn TTL haøng traêm laàn. Coâng ngheä cheá taïo ñôn giaûn hôn, neân ngaøy caøng phaùt trieån maïnh. Thaät ra vôùi kyõ thuaät cheá taïo hieän nay, IC coù theå thöïc hieän ñaày ñuû 2 chöùc naêng a, b ôû treân. 2. Theo coâng ngheä cheá taïo : Ngöôøi ta phaân loaïi vi maïch nhö sau : Vi maïch baùn daãn coøn goïi laø vi maïch ñôn khoái (monolithic IC) : caùc phaàn töû tích cöïc • hay thuï ñoäng ñöôïc cheá taïo treân moät tinh theå baùn daãn maø thöôøng laø Si (loaïi P hoaëc N) vaät lieäu naøy duøng laøm ñeá, treân ñoù tích hôïp caùc phaàn töû khaùc nhau. Vi maïch maøng moûng : ñeá laøm baèng ceramic hoaëc thuûy tinh caùch ñieän. Taát caû caùc • phaàn töû muoán tích hôïp ñeàu thöïc hieän theo phöông phaùp boác hôi trong chaân khoâng ñeå taïo söï laéng ñoïng vaät chaát treân ñeá. Öu ñieåm lôùn nhaát cuûa loaïi IC maøng moûng laø coù söï caùch ly toát giöõa caùc phaàn töû ñöôïc tích hôïp. Vi maïch maøng daøy : phaàn töû R vaø C ñöôïc hình thaønh ngay treân ñeá baùn daãn baèng • phöông phaùp khaùc hình khuoân, coøn transistor ñöôïc theâm vaøo nhö moät tinh theå rieâng reõ. Vi maïch lai : vieäc tích hôïp caùc phaàn töû ñöôïc thöïc hieän baèng caû hai coâng ngheä cheá • taïo vi maïch baùn daãn vaø vi maïch maøng moûng. Ñeá thöôøng laø ceramic vaø ñaëc bieät laø caùc transistor coâng suaát lôùn cuõng coù theå ñöôïc tích hôïp. 3. Theo loaïi transistor coù maët trong vi maïch chia thaønh : Vi maïch löôõng cöïc ; transistor tích hôïp laø transistor löôõng cöïc. • Vi maïch MOS ; transistor tích hôïp laø transistor MOS • 4. Theo soá phaàn töû tích hôïp, phaân loaïi thaønh : Trang 9-2 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Taøi lieäu giaûng daïy moân: Linh kieän Ñieän Töû Vi maïch SSI : soá phaàn töû tích hôïp < 12 • Vi maïch MSL : soá phaàn töû tích hôïp < 100 • Vi maïch LSI : soá phaàn töû tích hôïp < 1000 • Vi maïch VLSI : soá phaàn töû tích hôïp > 100 • Vi maïch LSI vaø VLSI chuû yeáu laø loaïi vi maïch MOS Vi maïch ñôn khoái ñöôïc saûn xuaát nhieàu nhaát do giaù reû, thôøi gian chuyeån maïch nhoû, soá phaàn töû tích hôïp khaù cao. III. ÑOÄ TIN CAÄY : Do trình ñoä saûn xuaát cao, qui trình coâng ngheä ngaøy caøng hoaøn chænh, söû duïng caùc vaät lieäu raát tinh khieát, vieäc thieát keá maïch ñöôïc töï ñoäng hoaù vaø tieán haønh treân maùy tính, caùc phaàn töû cuûa vi maïch ñöôïc boá trí trong moät keát caáu hoaøn chænh vôùi kích thöôùc nhoû vaø ñöôïc ñoàng thôøi cheá taïo theo moät qui trình saûn xuaát thoáng nhaát, v.v… neân ñoä tin caäy cuûa caùc vi maïch cao hôn haún caùc maïch thoâng thöôøng. Nhö ñaõ bieát moãi vi maïch laø moät taäp hôïp caùc phaàn töû hay caùc maïch cô baûn, vaø möùc ñoä tích hôïp coù theå leân ñeán baäc 4 (töùc 10.000 phaàn töû). Tuy nhieân ñoä tin caäy cuûa vi maïch ít phuï thuoäc vaøo soá phaàn töû vaø ñoä phöùc taïp cuûa maïch maø chuû yeáu phuï thuoäc vaøo trình ñoä thieát keá vaø qui trình coâng ngheä saûn xuaát. Cöôøng ñoä hoûng cuûa vi maïch thöôøng khoaûng 10-7 ÷ 10-8/h, baèng ñoä tin caäy cuûa caùc phaàn töû rôøi raïc tin caäy nhaát nhö ñieän trôû, tuï ñieän v.v… IV. COÂNG NGHEÄ TÍCH HÔÏP: Coù 3 loaïi IC hieän ñang ñöôïc söû duïng: Ñôn tinh theå (monolithic IC), lôùp moûng hay lôùp daøy (thin or thick film IC), loaïi IC taïp lai (hybrid IC) Sô löôïc veà coâng ngheä tích hôïp: 1. Phaàn 1: Böôùc ñaàu cuûa moïi cheá taïo linh kieän baùn d6aõn laø taïo ra chaát baùn daãn (Ge, Si, GaAs) thuaàn khieát. Chaát lieäu ban ñaàu ñöôïc xöû lyù qua nhieàu phaûn öùng hoùa hoïctinh cheá qua phöông phaùp vaät lyù(nung töøng vuøng, loïc chaát dô, phöông phaùp Czochralki töùc caáy maàm vaø xoay taïo thoûi). Cuoái cuøng ta coù nhöõng thoûi baùn daãn nguyeân chaátdaøi töø 6 ñeán 36”, ñöôøng kính töø 1 ñeán 5”, caân ôû côõ 14Kg. Trang 9-3 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Taøi lieäu giaûng daïy moân: Linh kieän Ñieän Töû 2. Phaàn 2: Caét laùt (wafer’s cutting)Thoûi baùn daãn sau ñoù ñöôïc caùt thaønh laùt (wafer) moûng, coù theå moûng ñeán 1/1000 cuûa 1inch, caét baèng daây tungten ñöôøng kính 0,001inch hôïac daøy 15µm tuøy nhu caàu saûn xuaát 3. Phaàn 2: Xöû lyù laùt moùng ñeå trôû thaønh moät trong ba loaïi maïch keát: a. Cheá taïo IC ñôn tinh theå (monolithic IC) : Chöõ ñon tinh theå (monolithic) ñi töø toå hôïp”monos”töùc theo töø Hylaïp laø “ñôn” (moät), - “lithos” laø “ñaù”töùc laø caáu truùc treân moät”laùt moùng” (wafer) Moãi IC (goïi laø “chip”) chieám moät beà maët 50 x 50mm (1mm=25,4µm). thöôøng kích - thöôùc töông ñoái caùc thaønh phaàn cuûa moät IC nhö transistor chieám moät beà maët 20µm x12µm, ñieän trôû 30µm x6µm, diode 10µm x15µm. Caùc thaønh phaàn cuûa IC: - a.1. Ñieän trôû : Thöôøng ñieän trôû raát moûng neân goïi laø ñieän trôû laù b. III. VI MAÏCH BAÙN DAÃN (VI MAÏCH ÑÔN KHOÁI MONOLITHIC IC) : Vi maïch baùn daãn laø moät ñôn tinh theå baùn daãn duøng laøm vaät lieäu ban ñaàu, trong theå tích hoaëc treân beà maët tinh theå naøy, caùc phaàn töû rieâng reõ ñöôïc taïo ra ñeå thöïc hieän moät chöùc naêng xaùc ñònh. Caùc phaàn töû nhö diode, transistor, tuï, ñieän trôû ñöôïc taïo baèng kyõ thuaät plana hoaëc plana epitaxi chuùng ñöôïc caùch ñieän vôùi nhau baèng tieáp xuùc PN phaân cöïc nghòch hoaëc baèng lôùp caùch ñieän SiO2 . Ñieän trôû cuûa tieáp xuùc PN phaân cöïc nghòch Si raát lôùn, khoaûng vaøi traêm MΩ , neân loaïi caùch ñieän naøy toû ra ñaùng tin caäy ñoái vôùi ña soá vi maïch. Trong vi maïch baùn daãn ñôn tinh theå, caùc phaàn töû tích cöïc vaø thuï ñoäng ñeàu ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû caáu truùc transistor löôõng cöïc hoaëc transistor MOS vi maïch löôõng cöïc vaø vi maïch MOS (keânh P, N hoaëc caû hai). Moãi phaàn töû trong vi maïch chieám moät mieàn rieâng reõ treân tinh theå baùn daãn goïi laø mieàn cuïc boä vaø ñöôïc caùch ñieän vôùi nhau. Ñeå noái caùc phaàn töû naøy laïi ngöôøi ta phuû treân beà maët cuûa tinh theå baùn daãn nhöõng daây daãn kim loaïi daïng maøng moûng. Toaøn boä tinh theå ñöôïc ñaët trong Trang 9-4 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Taøi lieäu giaûng daïy moân: Linh kieän Ñieän Töû moät voû kín vaø coù heä cöïc ra ñeå noái vôùi caùc linh kieän hoaëc vi maïch khaùc. Ñôn tinh theå baùn daãn thöôøng laø loaïi Si. IV. VI MAÏCH MAØNG : Vieäc cheá taïo moät vi maïch maøng vôùi ñaày ñuû caùc thaønh phaàn nhö trong moät vi maïch baùn daãn chöa thöïc hieän ñöôïc moät caùch hoaøn chænh, vì tính naêng cuûa caùc phaàn töû tích cöïc coøn nhieàu nhöôïc ñieåm. Do ñoù trong vi maïch maøng, ngöôøi ta chæ taïo ra caùc phaàn töû thuï ñoäng, coøn caùc phaàn töû tích cöïc ñöôïc gaén theâm vaøo. V. VI MAÏCH MAØNG EPITAXI : Vi maïch tích hôïp treân maøng epitaxi coù nhöõng öu ñieåm cuûa vi maïch baùn daãn vaø vi maïch maøng. Caùc vi maïch loaïi naøy coù theå thöïc hieän ñöôïc treân caùc maøng ñôn tinh theå baùn daãn ñöôïc ngöng ñoïng treân caùc ñeá caùch ñieän. Caùc maøng ñôn tinh theå cho pheùp söû duïng caùc phöông phaùp cuûa coâng ngheä plana ñeå taïo ra caùc phaàn töû. Hôn nöõa kyõ thuaät quang khaéc coù theå ñöôïc duøng ñeå khaéc Si vaø baèng caùch naøy moät phaàn töû (nhö transistor) ñöôïc caùch ñieän hoaøn toaøn vôùi moät phaàn töû khaùc baèng ñieän trôû cuûa ñeá, trong khi ñoù, söï lieân keát caùc phaàn töû ñöôïc thöïc hieän baèng caùch phuû kim loaïi vaø khaéc axit coù choïn loïc nhö trong vi maïch baùn daãn. VI. ÖÙNG DUÏNG : Trong caùc thieät bò daân duïng maø phaàn lôùn laø maùy thu thanh, thu hình, ghi aâmv.v… vieäc öùng duïng vi maïch tích hôïp tuyeán tính ngaøy caøng nhieàu tuy coù chaäm hôn so vôùi vieäc öùng duïng vi maïch tích hôïp soá vaøo caùc thieát bò tính toaùn, ñieàu khieån v.v… nguyeân nhaân laø giaù thaønh cuûa vi maïch tích hôïp tuyeán tính ñaét hôn vi maïch tích hôïp soá. Vi maïch tích hôïp soá cuõng ñöôïc duøng trong daân duïng nhöng ôû daïng thieát bò chuyeân duøng nhö maùy tính, caùc thieát bò ño löôøng, xöû lyù tin, caùc thieát bò lieân laïc… maø noåi baät laø maùy tính caù nhaân ngaøy nay ñaõ söû duïng haàu heát caùc vi maïch tích hôïp soá. 1. Vi maïch tích hôïp tuyeán tính : Ngoõ ra cuûa moät vi maïch tuyeán tính tæ leä vôùi tín hieäu ôû ngoõ vaøo. Vi maïch Analog thoâng duïng laø Vi maïch khueách ñaïi thuaät toùan, vi maïch khueách ñaïi coâng suaát, maïch oån aùp…. a. Vi maïch oån aùp (regulator IC)UI Trang 9-5 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Taøi lieäu giaûng daïy moân: Linh kieän Ñieän Töû Chuùng nhaän ôû ngoõ vaøo moät ñieän theá moät chieàu khoâng oån ñònh (dôïn soùng ) vaø taïo ra ôû loái ra moät ñieän theá oån ñònh coá ñònh. Hoï vi maïch oån aùp döông 78XX Ví duï : 7805 : ñieän theá ra coá ñònh + 5V 7812 : ñieän theá ra coá ñònh + 12V 7815 : ñieän theá ra coá ñònh + 15V Töông töï vôùi hoï vi maïch oån aùp döông 78XX, ta coù hoï vi maïch oån aùp aâm 79XX: Ví duï : 7905 : ñieän theá ra coá ñònh - 5V 7912 : ñieän theá ra coá ñònh - 12V 7915 : ñieän theá ra coá ñònh - 15V Caùc vi maïch oån aùp ñieàu chænh ñöôïc ôû ñieän theá ngoõ ra thoâng thöôøng laø: LM317 : ñieän theá ngoõ ra ñieàn chænh ñöôïc töø 1,2 V ñeán 37 V LM3317T : ñieän theá ngoõ ra ñieàn chænh ñöôïc töø -1,2 V ñeán -37 V µA723C : ñieän theá ngoõ ra ñieàn chænh ñöôïc töø 2 V ñeán 37 V TL431 : loaïi tener ñieàu chænh töø 2,5 V ñeán 36 V LM350T :ñieän theá ngoõ ra ñieàu chænh ñöôïc töø 1,2 V ñeán 33V b. Vi maïch khueách ñaïi thuaät toaùn (operation ampli : op – amp) Hieän nay löôïng op –amp saûn xuaát ra raát nhieàu do noù ñöôïc söû duïng trong nhieàu loïai chöùc naêng khaùc nhau. Muïc naøy xin giôùi thieäu moät vaøi op –amp nhö : µA741, LM458, LF353, TLO84, Lm324 v.v… vôùi caùc chöùc naêng ñieån hình : khueách ñaïi, loïc , taïo soùng, taùch soùng v.v… duøng trong caùc thieát bò daân duïng. c. Vi maïch so saùnh : (comparactor IC) Thöôøng gaëp nhaát laø vi maïch : µA710, µA711 (2 x µA710), LM33. ngoaøi chöùc naêng so saùnh thoâng thöôøng, vi maïch so saùnh coøn duøng laøm maïch laùi (driver) TTL, CMOS, maïch taïo soùng, ñieàu khieån LED v.v… d. Vi maïch ñònh thôøi (Timer IC) Trang 9-6 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Taøi lieäu giaûng daïy moân: Linh kieän Ñieän Töû Thöôøng gaëp nhaát laø NE555, 556, 558, 7555 v.v… ngoaøi chöùc naêng ñònh thôøi chuùng coøn söû duïng laøm maïch dao ñoäng, taïo xung, maïch moät traïng thaùi beàn (ñôn oån), maïch taïo soùng v.v… e. Vi maïch dao ñoäng kieåu V.C.O (voltage control oscillator IC) Maïch dao ñoäng naøy raát thoâng duïng trong caùc maùyhieän ñaïi, coù taàn soá vaø pha thay ñoåi theo ñieän theá ñieàu khieån ñöa vaøo. Thöôøng gaëp nhaát laø 9400, NE566 f. Vi maïch khueách ñaiï aâm taàn (audi frequency ampli IC) Coù 3 daïng chính thöôøng gaëp : Daïng tieàn khueách ñaïi (pre – ampli) : AN7310, BA328 v.v… • Daïng khueách ñaïi coâng suaát (power – ampli) : TB810, STK0050, HA1392 • Daïng tieàn khueách ñaïi + coâng suaát : LA4001, LA4002 v.v… • g. Vi maïch ñieàu khieån ñeøn LED (driver LED IC) Thöôøng duøng ñeå chæ thò bieân ñoä ñieän aùp baèng ñeøn led nhö : LM3914N, LM3915N v.v… Ngoaøi caùc vi maïch keå treân, caùc vi maïch khaùc nhö bieán ñoåi töông töï –soá, bieán ñoåi soá – töông töï (ADC vaø DAC), caùc vi maïch V to F ( ñoåi ñieän theá thaønh taàn soá, moät daïng nhö V.C.O), vi maïch laøm ñaàu doø nhieät ñoä, vi maïch taïo aâm thanh phöùc hôïp, vi maïch ñöôøng daây treã (delay) v.v… cuõng ñöôïc keå laø caùc vi maïch tích hôïp tuyeán tính. 2. Vi maïch tích hôïp soá (Digital IC) : Thöôøng gaëp nhaát laø hoï vi maïch tích hôïp TTL ( Transistor trinsistor logic), CMOS, MOS v.v… chuùng laø caùc vi maïch tích hôïp thöïc hieän caùc chöùc naêng hoaøn chænh nhö : coång logic, caùc heä ñeám (counter), ghi chuyeån (shift registor ), giaûi maõ (decoder), boä nhôù (memory), heä vi xöû lyù (ñôn vò xöû lyù trung taâm CPU), heä tính toaùn, heä giao dieän v.v… Vi maïch CMOS phoå bieán hieän nay laø hoï CD40XX, CM40XX, cuûa haõng RCA; MC14XXX cuûa haõng Motorola; 74CXX, 74HCXX, 74HCTXX cuûa nhieàu haõng khaùc nhö TI (Texas Instruments), Hitachi, Nec v.v… Vi maïch TTL thoâng duïng laø hoï 74 / 54, thí duï 74XX, 54XX, 74LSXX, 74LXX, 74HXX, v.v… Trang 9-7 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Taøi lieäu giaûng daïy moân: Linh kieän Ñieän Töû Caùc boä nhôù baùn daãn coù theå laø TTL, CMOS nhöng ña soá laø MOS hoaëc CMOS vôùi caùc chöùc naêng nhö RAM (boä nhôù ñoïc / vieát), ROM (boä nhôù chæ ñoïc), PROM (ROM thaûo chöông trình), UV – EPROM (boä nhôù xoaù baèng tia cöïc tím), EAROM, v.v… Heä tính toaùn (ALV) coù theå laø TTL, CMOS… Trang 9-8 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.