FEE1-PTIT Lecture 1 1
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
ELECTRONIC DEVICES
KHOA KỸTHUẬT ĐIỆN TỬ1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - PTIT
7/2008
1/116
FEE1-PTIT Lecture 1 1
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
ELECTRONIC DEVICES
KHOA KỸTHUẬT ĐIỆN TỬ1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - PTIT
7/2008
FEE1-PTIT Lecture 1 2
Nôi dung môn học
Lecture 1- Giớithiệu chung
Lecture 2- Cấukiệnthụđộng
Lecture 3- Vật lý bán dẫn
Lecture 4- P-N Junctions (TiếpgiápP-N)
Lecture 5- Diode (Điốt)
Lecture 6- BJT (Transistor lưỡng cực)
Lecture 7- FET (Transistor hiệuứng trường)
Lecture 8- Other Semiconductor Devices:
Thyristor – Triac- Diac-UJT
Lecture 9- OptoElectronic Devices
(Cấukiện quang điệntử)
FEE1-PTIT Lecture 1 3
Tài liệuhọctập
-Tài liệu chính:
+ Lecture Notes
+ Giáo trình Cấukiệnđiệntửvà quang điệntử, TrầnThịCầm, Họcviện
CNBCVT, 2002
-Tàiliệuthamkhảo:
1. Electronic Devices and Circuit Theory,Ninth edition, Robert
Boylestad, Louis Nashelsky, Prentice - Hall International, Inc, 2006.
2. Linh kiện bán dẫnvàvi mạch, Hồvăn Sung, NXB GD, 2005
FEE1-PTIT Lecture 1 4
Yêu cầumônhọc
- Sinh viên phảinắmđượckiếnthứccơbảnvềvậtlýbándẫn, vềtiếp
giáp PN, cấutạo, nguyên lý, sơđồtương đương, tham số, phân cực,
chếđộxoay chiều, phân loại, mộtsốứng dụng của các loạicấukiện
điệntửđượchọc.
- Sinh viên phảiđọctrước các Lecture Notes trướckhilênlớp.
-Tích cựctrảlờivàđặt câu hỏitrênlớphoặc qua email:
caukien@gmail.com
-Làmbàitậpth
ường xuyên, nộpvởbài tậpbấtcứkhi nào Giảng viên
yêu cầu, hoặc qua email: caukien@gmail.com
-Tựthựchànhtheoyêucầuvới các phầnmềm EDA.
-Điểm môn học:
+ Chuyên cần : 10 %
+ Bài tập : 10 %
+ Kiểm tra giữa kỳ: 10 %
+ Thí nghiệm : 10 %
+ Thi kết thúc : 60 %
Kiểmtra: -Câuhỏingắn
-Bàitập
Thi kết thúc: -Lýthuyết: + Trắc nghiệm
+ Câu hỏingắn
-Bàitập
2/116
FEE1-PTIT Lecture 1 5
Lecture 1 – Giớithiệu chung
-Giớithiệu chung vềcấukiệnđiệntử
-Phânloạicấukiệnđiệntử
-Giớithiệuvềvậtliệuđiệntử
-Nhắclạikiếnthứclýthuyếtmạch cầnbiết
-Giớithiệu các phầnmềmEDA hỗtrợmôn học
FEE1-PTIT Lecture 1 6
1. GiớithiệuchungvềCấukiệnđiệntử
-Cấukiệnđiệntửlà các phầntửlinh kiên rờirạc, mạch tích hợp (IC)
…tạonênmạch điệntử, các hệthống điệntử.
-Cấukiệnđiệntửứng dụng trong nhiềulĩnh vực. Nổibậtnhấtlàứng
dụng trong lĩnh vựcđiệntử-viễn thông, CNTT.
-Cấukiệnđiệntửrất phong phú, nhiềuch
ủng loạiđadạng.
- Công nghệchếtạo linh kiệnđiệntửphát triểnmạnh mẽ, tạoranhững
vi mạch có mậtđộ rấtlớn(Vi xửlý Pentium 4 - khoảng hơn 40 triệu
Transistor…)
-Xuthếcác cấukiệnđiệntửcó mậtđộ tích hợp ngày càng cao, có tính
năng mạnh, tốcđộ lớn…
FEE1-PTIT Lecture 1 7
Vi mạch và ứng dụng
Processors
–CPU, DSP, Controllers
Memory chips
–RAM, ROM, EEPROM
Analog
–Thông tin di động,
xửlý audio/video
Programmable
–PLA, FPGA
Embedded systems
–Thiếtbịô tô, nhà máy
–Network cards
System-on-chip (SoC)
Images: amazon.com
FEE1-PTIT Lecture 1 8
Ứng dụng củalinhkiệnđiệntử
Sand… Chips on Silicon wafers
Chips…
3/116
FEE1-PTIT Lecture 1 9
Lịch sửphát triểncôngnghệ
•Cácthiếtbịbán dẫnnhưdiodes, transistors và mạch tích hợp (ICs) có
thểtìm thấykhắpnơi trong cuộcsống (Walkman, TV, ôtô, máy giặt,
máy điều hoà, máy tính,…). Chúng ta ngày càng phụthuộc vào chúng
và những thiếtbịnàycóchấtlượng ngày càng cao với giá thành rẻhơn.
• PCs minh hoạrấtrõxuhướng này.
•Nhântốchính đem lạisựphát triển thành công củanền công nghiệp
máy tính là việc thông qua các kỹthuậtvàkỹnăng công nghiệptiên
tiếnngườitachếtạođược các transistor vớikíchthước ngày càng nhỏ
→giảm giá thành và công suất
•Bàihọc khám phá các đặctínhbêntrongcủathiếtbịbán dẫn, từđóSV
có thểhiểuđượcmốiquanhệgiữacấutạohìnhhọcvàcácthamsốcủa
vậtliệu, ngoài ra hiểuđượccácđặc tính vềđiệncủa chúng.
FEE1-PTIT Lecture 1 10
1883 Thomas Alva Edison (“Edison Effect”)
1904 John Ambrose Fleming (“Fleming
Diode”)
1906 Lee de Forest (“Triode”)
Vacuum tube devices continued to evolve
1940 Russel Ohl (PN junction)
1947 Bardeen and Brattain (Transistor)
1952 Geoffrey W. A. Dummer (IC concept)
1954 First commercial silicon transistor
1955 First field effect transistor - FET
Audion (Triode)
1906, Lee De Forest
1906
Lịch sửphát triểncôngnghệ
First point contact transistor
(germanium)
1947, John Bardeen and
Walter Brattain
Bell Laboratories
1947
FEE1-PTIT Lecture 1 11
1958 Jack Kilby (Integrated circuit)
1959 Planar technology invented
1960 First MOSFET fabricated
–At Bell Labs by Kahng
1961 First commercial ICs
–Fairchild and Texas Instruments
1962 TTL invented
1963 First PMOS IC produced by RCA
1963 CMOS invented
–Frank Wanlass at Fairchild
Semiconductor
–U. S. patent # 3,356,858
–Standby power reduced by six orders
of magnitude
Lịch sửphát triểncôngnghệ(cont.)
1958
First integrated circuit
(germanium), 1958
Jack S. Kilby, Texas
Instruments
Contained five
components, three
types:
transistors resistors
and capacitors
FEE1-PTIT Lecture 1 12
Đặcđiểmpháttriểncủamạch tích hợp(IC)
Tỷlệgiá thành/tính năng củaIC giảm 25% –30% mỗinăm.
Sốchứcnăng, tốcđộ, hiệusuấtchomỗiIC tăng:
Kích thước wafer hợptăng
Mậtđộ tích hợptăng nhanh
4/116
FEE1-PTIT Lecture 1 13
Định luậtMOORE
FEE1-PTIT Lecture 1 14
Ví dụ: Intel Processor
Intel386TM DX
Processor
Intel486TM DX
Processor
Pentium® Processor
Pentium® Pro &
Pentium® II Processors
1.5μ1.0μ0.8μ0.6μ0.35μ0.25μ
Silicon Process
Technology
45nm
Nowadays!
FEE1-PTIT Lecture 1 15
2. Phân loạicấukiệnđiệntử
2.1 Phân loạidựatrênđặctínhvậtlý
2.2 Phân loạidựatrênchứcnăng xửlý tín hiệu
2.3 Phân loạitheoứng dụng
FEE1-PTIT Lecture 1 16
2.1 Phân loạidựatrênđặctínhvậtlý
-Linhkiệnhoạtđộng trên nguyên lý điệntừvà hiệuứng bềmặt: điện
trởbán dẫn, DIOT, BJT, JFET, MOSFET, điện dung MOS… IC từmậtđộ
thấpđếnmậtđộ siêu cỡlớn UVLSI
-Linhkiệnhoạtđộng trên nguyên lý quang điệnnhư:quang trở,
Photođiot, PIN, APD, CCD, họlinh kiện phát quang LED, LASER, họlinh
kiện chuyển hoá năng lượng quang điệnnhưpin mặttrời, họlinh kiện
hiểnthị, IC quang điệntử
-Linhkiệnhoạtđộng dựa trên nguyên lý cảmbiếnnhư: Họsensor
nhiệt, điện, từ, hoá học, họsensor cơ, áp suất, quang bứcxạ, sinh học
và các chủng loại IC thông minh trên cơsởtổhợp công nghệIC truyền
thống và công nghệchếtạo sensor.
-Linhkiệnhoạtđộng dựatrênhiệuứng lượng tửvà hiệuứng mới:
các linh kiệnđượcchếtạobằng công nghệnano có cấutrúcsiêunhỏ
như: Bộnhớmộtđiệntử, Transistor mộtđiệntử, giếng và dây lượng tử,
linh kiệnxuyênhầmmộtđiệntử, …
5/116