HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ &
QUANG ĐIỆN TỬ
Giảng viên: ThS. TrầnThụcLinh
Điệnthoại/E-mail: 0914932955/[email protected]
Bộ môn: Kỹ thuật điệntử - Khoa Kỹ thuật điệntử 1
Họckỳ/Nămbiênsoạn: 2/2009
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 2
Nội dung môn học
 Chương 1- Giớithiệu chung
 Chương 2- Cấukiệnthụđộng
 Chương 3- Vậtlýbándẫn
 Chương 4- Diode (Điốt)
 Chương 5- BJT (Transistor lưỡng cực)
 Chương 6- FET (Transistor hiệu ứng trường)
 Chương 7- Thyristors: SCR – Triac – Diac - UJT
 Chương 8- Cấukiện quang điệntử
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 3
Tài liệuhọctập
 Tài liệu chính:

-Lýthuyết: + Trắc nghiệm
+ Câu hỏingắn
-Bàitập
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 5
Chương 1- Giớithiệu chung
1. Giớithiệu chung về cấukiện điệntử
2. Phân loạicấukiện điệntử
3. Giớithiệuvề vậtliệu điệntử
4. GiớithiệucácphầnmềmEDA hỗ trợ môn học
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 6
1. Giớithiệu chung về Cấukiện điệntử
 Cấukiện điệntử là các phầntử linh kiên rờirạc, mạch
tích hợp(IC) …tạo nên mạch điệntử, hệ thống điệntử
 Cấukiện ĐT ứng dụng trong nhiềulĩnh vực. Nổibậtnhất
là ứng dụng trong lĩnh vực điệntử -viễn thông, CNTT
 Cấukiện ĐT rất phong phú, nhiềuchủng loại đadạng
 Công nghệ chế tạolinhkiện điệntử phát triểnmạnh mẽ,
tạoranhững vi mạch có mật độ rấtlớn(Vi xử lý Pentium
4: > 40 triệu Transistor,…)
 Xu thế các cấukiện điệntử có mật độ tích hợp ngày

Chips…
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 9
Lịch sử phát triển công nghệ (1)
 Các cấukiện bán dẫnnhư diodes, transistors và mạch tích hợp
(ICs) có thể tìm thấykhắpnơi trong cuộcsống (Walkman, TV,
ôtô, máy giặt, máy điều hoà, máy tính,…). Những thiếtbị này có
chấtlượng ngày càng cao với giá thành rẻ hơn
 PCs minh hoạ rấtrõxuhướng này
 Nhân tố chính đem lạisự phát triển thành công củanềncông
nghiệpmáytínhlàviệc thông qua các kỹ thuậtvàkỹ năng công
nghiệptiêntiếnngườitachế tạo được các transistor v
ớikích
thước ngày càng nhỏ→giảm giá thành và công suất
 Bài họckhámphácácđặc tính bên trong củathiếtbị bán dẫn
→ SV hiểu đượcmối quan hệ giữacấutạohìnhhọcvàcác
tham số củavậtliệu; hiểu đượccácđặc tính vềđiệncủa chúng
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 10
 1883 Thomas Alva Edison (“Edison Effect”)
 1904 John Ambrose Fleming (“Fleming
Diode”)

 1963 CMOS invented
 Frank Wanlass at Fairchild
Semiconductor
 U. S. patent # 3,356,858
Lịch sử phát triển công nghệ (3)
1958
First integrated circuit
(germanium), 1958
Jack S. Kilby, Texas
Instruments
Contained five components,
three types:
Transistors, resistors and
capacitors
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 12
Đặc điểmpháttriểncủamạch tích hợp(IC)
 Tỷ lệ giá thành/tính năng củaIC giảm 25% –30% mỗi
năm.
 Số chứcnăng, tốc độ, hiệusuấtchomỗiIC tăng:
 Kích thước wafer hợptăng
 Mật độ tích hợptăng nhanh
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh

sinh họcvàcácchủng loại IC thông minh dựatrêncơ sở tổ hợp
công nghệ IC truyềnthống và công nghệ chế tạo sensor
 Linh kiệnhoạt động dựatrênhiệu ứng lượng tử và hiệu ứng
m
ới: các linh kiện đượcchế tạobằng công nghệ nano có cấu
trúc siêu nhỏ: Bộ nhớ một điệntử, Transistor một điệntử, giếng
và dây lượng tử, linh kiệnxuyênhầmmột điệntử, …
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 16
2.2 Phân loạidựa trên chứcnăng xử lý tín hiệu
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 17
2.3 Phân loạitheoứng dụng
 Linh kiệnthụđộng: R,L,C…
 Linh kiện tích cực: DIOT, BJT, JFET, MOSFET…
 Vi mạch tích hợp IC: IC tương tự, IC số, Vi xử lý…
 Linh kiệnchỉnh lưucóđiềukhiển
 Linh kiện quang điệntử: Linh kiện thu quang, phát quang
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh

hóa họccủatấtc
ả các nguyên tử trong mẫu
 Ở mộtsố vậtliệungườitanhậnthấyrằng các sắpxếp chính
xác của các nguyên tử chỉ tồntại chính xác tạicỡ vài nghìn
nguyên tử. Những miềncótrậttự như vậy đượcngăncáchbởi
bờ biên và dọc theo bờ biên này không có trậttự - cấutrúcđa
tinh thể
 Tính chấttuần hoàn củatinhthể có ảnh hưởng quyết định
đến
các tính chất điệncủavậtliệu
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 21
Lý thuyếtvậtlýcơ họclượng tử
 Trong cấu trúc nguyên tử, điệntử chỉ có thể nằmtrêncácmức
năng lượng gián đoạnnhất định nào đó-cácmứcnăng lượng
nguyên tử
 Nguyên lý Pauli: mỗi điệntử phảinằmtrênmộtmứcnăng
lượng khác nhau
 Mộtmứcnăng lượng được đặctrưng bởimộtbộ 4 số lượng tử:
 n – số lượng tử
chính: 1, 2, 3, 4….
 l – số lượng tử quỹđạo: 0, 1, 2, (n-1) {s, p, d, f, g, h…}
 m
l
–số lượng tử từ: 0, ±1, ±2, ±3…, ±l
 m

BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 23
Sự hình thành vùng năng lượng (2)
C6 1s
2
2s
2
2p
2
Si 14 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
2
Ge 32 1s
2
2s
2
2p
6
3s

2
(Si)
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 24
 Các vùng năng lượng cho phép xen kẽ nhau, giữa chúng là
vùng cấm
 Các điệntử trong chấtrắnsẽđiền đầyvàocácmứcnăng
lượng trong các vùng cho phép từ thấp đếncao
 Xét trên lớp ngoài cùng:
 Vùng năng lượng đã được điền đầycácđiệntử hóa trị -
“Vùng hóa trị”
 Vùng năng lượng trống hoặcchưa điền đầy trên vùng hóa
trị -“Vùng dẫn”
 Vùng không cho phép giữa Vùng hóa trị và Vùng dẫn-
“Vùng cấm”
Tùy theo sự phân bố của các vùng mà tinh thể rắn có tính chất
điện khác nhau: Chấtcáchđiện, Chấtdẫn điện, Chấtbándẫn
Sự hình thành vùng năng lượng (3)
BÀI GIẢNG MÔN
CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: ThS. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: Kỹ thuật điệntử - KHOA KTĐT1
Trang 25
Cấutrúcvùngnăng lượng củavậtchất
E

dẫn
Vùng
hoá
trị
a- Chất cách điện; b - Chất bán dẫn; c- Chấtdẫn điện
 Độ dẫn điệncủacủavậtchấtcũng tăng theo nhiệt độ
 Chấtbándẫn: sự mất1 điệntử trong vùng hóa trị sẽ hình thành mộtlỗ trống
 Cấutrúc
vùng năng lượng củakimloại không có vùng cấm, dướitácdụng
của điệntrường ngoài các e- tự do có thể nhậnnăng lượng và di chuyểnlên
các trạng thái cao hơn, sự di chuyểnnàytạo nên dòng điện