Kĩ thuật điện tử - Cấu kiện điện tử electronic devices

Ha M. Do -PTIT Lecture 1 1 CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ ELECTRONIC DEVICES ĐỗMạnh Hà KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - PTIT 8/2009 1/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 1 CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ ELECTRONIC DEVICES ĐỗMạnh Hà KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - PTIT 8/2009 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 2 (ECE) Electrical and Computer Engineering Specialties Information Engineering Electrical Engineering Computer Engineering / Computer Science Electronics Circuits Optics Power systems Electromagnetic Algorithms Architecture Complexity Programming Language Compilers Operating Systems Digital signal processing Communications Information theory Control theory Ha M. Do -PTIT Lecture 1 3 Giới thiệu môn học Mục đích môn học: - Trang bị cho sinh viên những kiến thức về nguyên lý hoạt động, đặc tính, tham số và lĩnh vực sử dụng của các loại cấu kiện (linh kiện) điện tử để làm nền tảng cho các môn học chuyên ngành. - Môn học khám phá các đặc tính bên trong của linh kiện bán dẫn, từ đó SV có thể hiểu được mối quan hệ giữa cấu tạo hình học và các tham số của cấu kiện, ngoài ra hiểu được các đặc tính về điện, sơ đồ tương đương, phân loại và ứng dụng của chúng. Cấu kiện điện tử? Là các phần tử linh kiên rời rạc, mạch tích hợp (IC) tạo nên mạch điện tử, các hệ thống điện tử. Gồm các nội dung chính sau: + Giới thiệu chung về cấu kiện điện tử. + Vật liệu điện tử + Cấu kiện thụ động: R, L, C, Biến áp + Điốt + Transistor lưỡng cực – BJT. + Transistor hiệu ứng trường – FET + Cấu kiện quang điện tử. Ha M. Do -PTIT Lecture 1 4 Cấu kiện điện tử 2/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 5 Sơ đồ khối một hệ thống điện tử điển hình Đầu vào hoặc Nguồn tín hiệu: điện, cơ, sóng âm Sensor, detector, or transducer: Tín hiệu dưới dạng dòng hoặc điện áp Mạch vào: Bộ lọc, khuếch đại, hạn biên ADC, Xử lý tín hiệu số Tính toán: ra quyết định, điều khiển Đầu ra:Màn hình, kích hoạt thiết bị, tín hiệu đưa tới hệ thống tiếp theo ‹ CD / DVD recoders and players ‹ Cell phones ‹ Robotic control ‹ Weather prediction systems Ha M. Do -PTIT Lecture 1 6 Hệ thống điện tử (1) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 7 Hệ thống điện tử (2) Images: amazon.com Ha M. Do -PTIT Lecture 1 8 Hệ thống điện tử (3) 3/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 9 Hệ thống điện tử (4) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 10 Hệ thống điện tử (5) NOKIA 8260 (Mặt trước) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 11 Hệ thống điện tử (6) NOKIA 8260 (Mặt sau) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 12 Giới thiệu chung về Cấu kiện điện tử - Cấu kiện điện tử ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Nổi bật nhất là ứng dụng trong lĩnh vực điện tử - viễn thông, CNTT. - Cấu kiện điện tử rất phong phú, nhiều chủng loại đa dạng. - Công nghệ chế tạo linh kiện điện tử phát triển mạnh mẽ, tạo ra những vi mạch có mật độ rất lớn (Vi xử lý Intel COREi7 - khoảng hơn 1,3 tỉ Transistor) - Xu thế các cấu kiện điện tử có mật độ tích hợp ngày càng cao, có tính năng mạnh, tốc độ lớn 4/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 13 Ứng dụng của cấu kiện điện tử Sand Chips on Silicon wafers Chips Ha M. Do -PTIT Lecture 1 14 Ứng dụng của cấu kiện điện tử - Các linh kiện bán dẫn như diodes, transistors và mạch tích hợp (ICs) có thể tìm thấy khắp nơi trong cuộc sống (Walkman, TV, ôtô, máy giặt, máy điều hoà, máy tính,). Chúng ta ngày càng phụ thuộc vào chúng và những thiết bị này có chất lượng ngày càng cao với giá thành rẻ hơn. - PCs minh hoạ rất rõ xu hướng này. - Nhân tố chính đem lại sự phát triển thành công của nền công nghiệp máy tính là việc thông qua các kỹ thuật và kỹ năng công nghiệp tiên tiến người ta chế tạo được các Transistor với kích thước ngày càng nhỏ → giảm giá thành và công suất. Ha M. Do -PTIT Lecture 1 15 Đặc điểm phát triển của mạch tích hợp (IC) - Tỷ lệ giá thành/tính năng của IC giảm 25% –30% mỗi năm. - Số chức năng, tốc độ, hiệu suất cho mỗi IC tăng: - Kích thước wafer tăng - Mật độ tích hợp tăng nhanh - Thế hệ công nghệ IC: + SSI - Small-Scale Integration + MSI – Medium-Scale Integration + LSI- Large-Scale Integration + VLSI- Very-large-scale integration + SoC - System-on-a-Chip + 3D-IC - Three Dimensional Integrated Circuit + Nanoscale Devices, Ha M. Do -PTIT Lecture 1 16 Định luật MOORE 5/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 17 Ví dụ: Intel Processor Intel386TM DX Processor Intel486TM DX Processor Pentium® Processor Pentium® Pro & Pentium® II Processors 1.5μ 1.0μ 0.8μ 0.6μ 0.35μ 0.25μSilicon ProcessTechnology 45nm Nowadays! Ha M. Do -PTIT Lecture 1 18 Cấu trúc chương trình Lecture 1- Introduction (Giới thiệu chung) Lecture 2- Passive Components (Cấu kiện thụ động) Lecture 3- Semiconductor Physics (Vật lý bán dẫn) Lecture 4- P-N Junctions (Tiếp giáp P-N) Lecture 5- Diode (Điốt) Lecture 6- BJT (Transistor lưỡng cực) Lecture 7- FET (Transistor hiệu ứng trường) Lecture 8- OptoElectronic Devices (Cấu kiện quang điện tử) Lecture 9- Thyristor Ha M. Do -PTIT Lecture 1 19 Tài liệu học tập - Tài liệu chính: + Lecture Notes (Electronic Devices – DoManhHa – PTIT – 8/2009) - Tài liệu tham khảo: 1. Electronic Devices and Circuit Theory, Ninth edition, Robert Boylestad, Louis Nashelsky, Prentice - Hall International, Inc, 2006. 2. MicroElectronics, an Intergrated Approach, Roger T. Home - University of California at Berkeley, Charles G. Sodini – MIT , 1997 3. Giáo trình Cấu kiện điện tử và quang điện tử, Trần Thị Cầm, Học viện CNBCVT, 2002 4. Electronic Devices, Second edition, Thomas L.Floyd, Merill Publishing Company, 1988. 5. Introductory Electronic Devices and Circuits, conventional Flow Version, Robert T. Paynter, Prentice Hall, 1997. 6. Electronic Principles, Albert Paul Malvino, Fifth edition. 7. Linh kiện bán dẫn và vi mạch, Hồ văn Sung, NXB GD, 2005 8. MicroElectronic Circuits and Devices, Mark N. Horenstein, Boston University, 1996 9. Lecture Notes (MIT, Berkeley, Harvard, Manchester University) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 20 Yêu cầu môn học - Sinh viên phải nắm được kiến thức cơ bản về vật lý bán dẫn, về tiếp giáp PN, cấu tạo, nguyên lý, sơ đồ tương đương, tham số, phân cực, chế độ xoay chiều, phân loại, một số ứng dụng của các loại cấu kiện điện tử được học. - Sinh viên phải đọc trước các Lecture Notes trước khi lên lớp. - Sinh viên phải tích cực trả lời câu hỏi của giảng viên và tích cực đặt câu hỏi trên lớp hoặc qua email: caukien@gmail.com - Làm bài tập thường xuyên, nộp vở bài tập bất cứ khi nào Giảng viên yêu cầu, hoặc qua email: caukien@gmail.com - Tự thực hành theo yêu cầu với các phần mềm EDA. - Điểm môn học: + Chuyên cần + Bài tập : 10 % + Kiểm tra giữa kỳ : 10 % + Thí nghiệm : 10 % + Thi kết thúc : 70 % Kiểm tra : - Câu hỏi ngắn - Bài tập Thi kết thúc: -Câu hỏi ngắn và trắc nghiệm - Bài tập 6/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 21 Giới thiệu các phần mềm EDA hỗ trợ môn học - Circuit Maker: Phân tích, mô phỏng cấu kiện tương tự và số dễ sử dụng nhất. - OrCAD (R 9.2): - Multisim (R 7)-Electronic Workbench, Proteus - Tina Pro 7.0: Phân tích, mô phỏng cấu kiện tương tự và số trực quan nhất, có các công cụ máy đo ảo nên tính thực tiễn rất cao. - Mathcad (R 11): Làm bài tập: tính toán biểu thức, giải phương trình toán học, vẽ đồ thị... (Sinh viên nên sử dụng Tina Pro 7.0 để thực hành, làm bài tập, phân tích, mô phỏng cấu kiện và mạch điện tử ở nhà) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 22 Yêu cầu kiến thức lý thuyết mạch cần biết - Khái niệm về các phần tử mạch điện cơ bản: R, L, C; Nguồn dòng, nguồn áp không đổi; Nguồn dòng, nguồn áp có điều khiển - Phương pháp cơ bản phân tích mạch điện: + m1 (method 1) : Các định luật Kirchhoff : KCL, KVL + m2: Luật kết hợp (Composition Rules) + m3: Phương pháp điện áp nút (Node Method) + m4: Xếp chồng (Superposition) + m5: Biến đổi tương đương Thevenin, Norton - Phương pháp phân tích mạch phi tuyến + Phương pháp phân tích: dựa vào m1, m2,m3 + Phương pháp đồ thị + Phân tích gia số (Phương pháp tín hiệu nhỏ - small signal method) - Mạng bốn cực: tham số hỗn hợp H Ha M. Do -PTIT Lecture 1 23 Lecture 1 – Giới thiệu chung 1.1 Khái niệm cơ bản 1.2 Phần tử mạch điện cơ bản 1.3 Phương pháp cơ bản phân tích mạch điện 1.4 Phương pháp phân tích mạch phi tuyến 1.5 Phân loại cấu kiện điện tử 1.6 Giới thiệu về vật liệu điện tử Ha M. Do -PTIT Lecture 1 24 1.1 Khái niệm cơ bản + Điện tích và dòng điện + DC và AC + Tín hiệu điện áp và dòng điện + Tín hiệu (Signal) và Hệ thống (System) + Tín hiệu Tương tự (Analog) và Số (Digital) + Tín hiệu điện áp và Tín hiệu dòng điện 7/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 25 Điện tích và dòng điện + Mỗi điện tử mang điện tích: –1.602 x 10-19 C (Coulombs) + 1C = Điện tích của 6.242 x 1018 điện tử (electron) + Ký hiệu điện tích: Q. Đơn vị: coulomb (C) Dòng điện (Current) – Là dòng dịch chuyển của các điện tích thông qua vật dẫn hoặc phần tử mạch điện – Ký hiệu: I, i(t) – Đơn vị: Ampere (A). 1A=1C/s – Mối quan hệ giữa dòng điện và điện tích )()( tq dt dti = ∫ += t t tqdttitq 0 )( )()( 0 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 26 DC và AC DC (Direct current): Dòng một chiều – Dòng điện có chiều không đổi theo thời gian. – Tránh hiểu nhầm: DC = không đổi, – Ví dụ I=3A, i(t)=10 + 5 sin(100πt) (A) AC (Alternating Current): Dòng xoay chiều – Dòng điện có chiều thay đổi theo thời gian – Tránh hiểu nhầm: AC = Biến thiên theo thời gian – Ví dụ: ( ) ( )tti tti π π 200cos125)( ;2cos2)( += = Nikola Tesla (1856 – 1943) Thomas Edison (1847 – 1931) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 27 Tín hiệu (Signal) và Hệ thống (System) Microphone Encoder Transmitter Ví dụ hệ thống điện thoại input Speaker Decoder Receiver output output input Channelsignals signalssignals signals Ha M. Do -PTIT Lecture 1 28 Signal (Tín hiệu) • Tín hiệu: là đại lượng vật lý mang thông tin vào và ra của hệ thống. • Ví dụ – Tiếng nói, âm nhạc, âm thanh – Dao động từ các hệ thống cơ học – Chuỗi video và ảnh chụp – Ảnh cộng hưởng từ (MRI), Ảnh x-ray – Sóng điện từ phát ra từ các hệ thống truyền thông – Điện áp và dòng điện trong cấu kiện, mạch, hệ thống – Biểu đồ điện tâm đồ (ECG), Điện não đồ – Emails, web pages . • Mỗi loại tín hiệu tương ứng với nguồn nào đó trong tự nhiên. • Tín hiệu thường được biểu diễn bằng hàm số theo thời gian, tần số hay khoảng cách 8/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 29 Hệ thống (Systems) và mô hình • Mô hình (Model): Các hệ thống trong thực tế có thể mô tả bằng mô hình thể hiện mối quan hệ giữa tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra của hệ thống. • Một hệ thống có thể chứa nhiều hệ thống con. • Mô hình hệ thống có thể được biểu diễn bằng biểu thức toán học, bảng biểu, đồ thị, giải thuật • Ví dụ hệ thống liên tục: Ha M. Do -PTIT Lecture 1 30 Tín hiệu Tương tự (Analog) và Số (Digital) ‹ Tương tự (Analog) ‹ Tín hiệu có giá trị biến đổi liên tục theo thời gian ‹ Hầu hết tín hiệu trong tự nhiên là tín hiệu tương tự ‹ Digital ‹ Tín hiệu có giá trị rời rạc theo thời gian ‹ Tín hiệu lưu trong các hệ thống máy tính là tín hiệu số, theo dạng nhị phân t x(t) n x[n] Analog Signal Digital Signal ℜ∈)(, txt Ζ∈][, nxn Ha M. Do -PTIT Lecture 1 31 Biểu diễn dạng tín hiệu liên tục và Rời rạc CD, DVD, cellular phones, digital camera & camcorder, digital television, inkjet printer Switched capacitor filter, speech storage chip, half-tone photography Thời gian rời rạc (Space) telegraph Local telephone, cassette-tape recording & playback, phonograph, photograph Thời gian liên tục (Space) Biên độ rời rạcBiên độ liên tục t x(t) t x(t) n x[n] n x[n] Ha M. Do -PTIT Lecture 1 32 Tín hiệu điện áp và Tín hiệu dòng điện Dòng điện (Current) – Là dòng dịch chuyển của các điện tích thông qua vật dẫn hoặc phần tử mạch điện – Ký hiệu: I, i(t) – Đơn vị: Ampere (A). 1A=1C/s – Nguồn tạo tín hiệu dòng điện: Nguồn dòng Điện áp (Voltage) – Hiệu điện thế giữa giữa 2 điểm – Năng lượng được truyền trong một đơn vị thời gian của điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm. – Ký hiệu: v(t), Vin; Uin; Vout; V1;U2. – Đơn vị: Volt (V) – Nguồn tạo tín hiệu điện áp: Nguồn áp 9/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 33 1.2 Các phần tửmạch điện cơ bản + Nguồn độc lập + Nguồn có điều khiển + Phần tử thụ động + Ký hiệu các phần tử mạch điện trong sơ đồ mạch (Schematic) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 34 Nguồn độc lập Nguồn Pin + V Nguồn áp độc lập lý tưởng I, i(t) +_ V; v(t) Nguồn dòng độc lập lý tưởng Nguồn áp độc lập không lý tưởng +_ V; v(t) RS Nguồn dòng độc lập không lý tưởng I, i(t) RS Nguồn dòng Nguồn áp + _ I, i(t) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 35 Nguồn có điều khiển Nguồn áp Nguồn dòng Nguồn áp có điều khiển lý tưởng Nguồn áp có điều khiển không lý tưởng +_ U(I) +_ U(U) +_ U(I) RS +_ U(U) RS Nguồn dòng có điều khiển lý tưởng Nguồn dòng có điều khiển không lý tưởng I(I) I(U) I(I) RS I(U) RS Ha M. Do -PTIT Lecture 1 36 Phần tử thụ động 10/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 37 Ký hiệu của các phần tử cơ bản trong sơ đồ mạch (Schematic) Dây dẫn = Dẫn điện tuyệt đối~ Điểm nối Không nối R Điện trở + Nguồn Pin +_ Nguồn áp Nguồn dòng Điểm đầu cuối Tụ điện V V I C Điện cảm L Đất (GND) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 38 1.3 Phương pháp cơ bản phân tích mạch điện + m1 (method 1) : Các định luật Kirchhoff : KCL, KVL + m2: Luật kết hợp (Composition Rules) + m3: Phương pháp điện áp nút (Node Method) + m4: Xếp chồng (Superposition) + m5: Biến đổi tương đương Thevenin, Norton Ha M. Do -PTIT Lecture 1 39 m1: Các định luật Kirchhoff : KCL, KVL Mục tiêu: Tìm tất cả các thành phần dòng điện và điện áp trong mạch. Các bước thự hiện: 1. Viết quan hệ V-I của tất cả các phần tử mạch điện 2. Viết KCL cho tất cả các nút 3. Viết KVL cho tất cả các vòng Rút ra được hệ nhiều phương trình, nhiều ẩn => Giải hệ Chú ý: Trong quá trình viết các phương trình có thể rút gọn ngay để giảm số phương trình số ẩn. Ha M. Do -PTIT Lecture 1 40 KCL - Kirchhoff’s Current Law Kirchhoff’s current law (KCL) –Tổng giá trị cường độ dòng điện đi vào và ra tại một nút bằng không – Tổng giá trị cường độ dòng điện đi vào nút bằng Tổng giá trị cương độ dòng điện đi ra khỏi nút. ∑ = = N n nn tia 1 0)( Nút 1i 2i 3i 0321 =−+ iii 321 iii =+ 1i 2i 3i Gustav Kirchhoff (1824 – 1887) an= 1 Nếu in(t) đi vào nút an=-1 Nếu in(t) đi ra khỏi nút 11/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 41 Ví dụ sử dụng KCL Mạch nối tiếp Ví dụ A B C Ai Bi Ci 1N 2N BA iiN = :1 CB iiN = :2 CBA iii ==⇒ Ai 2−= A3 ?=i A1 A2 A3 A1 A2 A2A4 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 42 KVL - Kirchhoff’s Voltage Law Kirchhoff’s voltage law (KVL) – Tổng điện áp trong một vòng kín bằng không Ví dụ: ∑ = = N n nn tvb 1 0)( loop 1 loop 2 1 5 3 9 + _ + + + _ _ 3 12 4 + + + _ _ _ _ loop 3 09351 :1 Loop =−++ VVVV 054123 :2 Loop =−−+− VVVV 09341231 :3 Loop =−+−+− VVVVVV bn= 1 Nếu vn(t) cùng chiều với vòng bn=-1 Nếu vn(t) ngược chiều với vòng Ha M. Do -PTIT Lecture 1 43 Ví dụ sử dụng KVL Xét về mặt năng lượng Mạch song song A B C Av Bv Cv + _ + _ _+ i 0=++ cba ppp 0 =−+⇒ iviviv cba 0 =−+⇒ cba vvv B Bv + _A A v + _ C C v + _ baba vvvv =⇒=+− 0 cbcb vvvv =⇒=+− 0 cba vvv ==⇒ Ha M. Do -PTIT Lecture 1 44 Ví dụ phân tích mạch dùng m1 12/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 45 Mạch chia áp + _ )( ti )( 1 tv 1 R + _ )( 2 tv2 R +_)( tvS 21 )( )( :Law sOhm' RR tvti S+= ttv RR RtvRt i t v Ss ∀<+== ),()()()( :Law sOhm' 21 2 22 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 46 Mạch chia dòng + _ Si 1 R 2 R 1 i 2 i v 21 21 21 11 1 RR RR RR Req +=+= + _ Si eqR Si v= 21 21 RR RRiRiv SeqS +==⇒ SiRR R R vi 21 2 1 1 +==⇒ SiRR R R vi 21 1 2 2 +==⇒ Ha M. Do -PTIT Lecture 1 47 m2: Luật kết hợp (Composition Rules) Ví dụ Ha M. Do -PTIT Lecture 1 48 + m4: Xếp chồng (Superposition) - Trong mạch tuyến tính (gồm các phần tử tuyến tính và nguồn độc lập hoặc nguồn có điều khiển) có thể phân tích mạch theo nguyên lý xếp chồng như sau: + Cho lần lượt mỗi nguồn tác động làm việc riêng rẽ, các nguồn khác không làm việc phải theo nguyên tắc sau đây: Nguồn áp ngắn mạch, Nguồn dòng hở mạch. + Tính tổng cộng các đáp ứng của mạch do tất cả các nguồn tác động riêng rẽ gây ra. 13/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 49 + m4: Xếp chồng (Superposition) Ha M. Do -PTIT Lecture 1 50 + m4: Xếp chồng (Superposition) e=? Ha M. Do -PTIT Lecture 1 51 + m5: Biến đổi tương đương Thevenin, Norton VTH: Điện áp hở mạch IN : Dòng điện ngắn mạch RTH=RN=VTH/IN Ha M. Do -PTIT Lecture 1 52 + m5: Biến đổi tương đương Thevenin, Norton Ví dụ: Biến đổi tương đương Nguồn dòng↔ Nguồn áp +_ V RS I RS SR VI = +_ U(V) RS I(V) RS SR VUVI )()( = 14/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 53 Ví dụ - Tìm biểu thức tính i=? a. Chỉ dùng phương pháp m1? b. Chỉ dùng phương pháp m4? c. Chỉ dùng phương pháp m5? d. Dùng kết hợp các phương pháp m1, m2, m4,m5 đã học để tìm lời giải ngắn gọn nhất? +_ V1 R1 I3 + _ R2 V2 R3 i=? Ha M. Do -PTIT Lecture 1 54 1.4 Phương pháp phân tích mạch điện phi tuyến Mạch điện có phần tử phi tuyến (D) - Phương pháp phân tích mạch phi tuyến + Phương pháp phân tích: dựa vào m1, m2, m3 + Phương pháp đồ thị + Phân tích gia số (Phương pháp tín hiệu nhỏ - small signal method) R Ha M. Do -PTIT Lecture 1 55 Phương pháp phân tích - Áp dụng phương pháp m1, m2, m3 cho các phần tử tuyến tính và phi tuyến, được hệ 2 phương trình, 2 ẩn iD và vD - Giải hệ phương trình: + Dùng phương pháp thử sai + Dùng phương pháp số => Việc giải hệ phương trình phức tạp R Ha M. Do -PTIT Lecture 1 56 Phương pháp đồ thị - Giải hệ 2 phương trình (1) và (2) bằng phương pháp đồ thị Đường tải (Loadline) 15/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 57 Phân tích gia số (Phương pháp tín hiệu nhỏ - small signal method) (1) R Ha M. Do -PTIT Lecture 1 58 Phân tích gia số (Phương pháp tín hiệu nhỏ - small signal method)(2) Thực hiện theo các bước sau: 1. Xác định chế độ làm việc một chiều của mạch (ID, VD) 2. Xác định mô hình tín hiệu nhỏ của các phần tử phi tuyến tại điểm làm việc một chiều đã tính. 3. Vẽ mô hình tương đương tín hiệu nhỏ của toàn mạch và tính toán các tham số tín hiệu nhỏ (id, vd) 4. Viết kết quả của tham số cần tính trong mạch Ha M. Do -PTIT Lecture 1 59 Cơ sở toán học của phương pháp phân tích gia số - Từ quan hệ phi tuyến: - Thay thế: - Khai triển Taylor hàm f(vD) tại VD: Ha M. Do -PTIT Lecture 1 60 Cơ sở toán học của phương pháp phân tích gia số - Viết lại biểu thức: - Suy ra: - Như vậy qua hệ giữa id và vd là tuyến tính. - Áp dụng với ví dụ ở trên: 16/176 Ha M. Do -PTIT Lecture 1 61 Ý nghĩa hình học - Xấp xỉ A bằng đường thẳng B tiếp xúc với A tại điểm làm việc. Ha M. Do -PTIT Lecture 1 62 Mô hình hình tương đương của phần tử phi tuyến - Chế độ một chiều: - Mô hình tín hiệu nhỏ của phần tử phi tuyến: - Sơ đồ mạch tương đương tín hiệu nhỏ: R R Ha M. Do -PTIT Lecture 1 63 1.5 Phân loại cấu kiện điện tử • Phân loại dựa trên đặc tính vật lý • Phân loại dựa trên chức năng xử lý tín hiệu • Phân loại theo ứng dụng Ha M. Do -PTIT Lecture 1 64 Phân loại dựa trên đặc tính vật lý - Linh kiện hoạt động trên nguyên lý điện từ và hiệu ứng bề mặt: điện trở bán dẫn, DIOT, BJT, JFET, MOSFET, điện dung MOS IC từ mật độ thấp đến mật độ siêu cỡ lớn UVLSI - Linh kiện hoạt động trên nguyên lý quang điện như: quang trở, Photođiot, PIN, APD, CCD, họ linh kiện phát quang LED, LASER, họ lịnh kiện chuyển hoá năng lượng quang điện như pin mặt trời, họ linh kiện hiển thị, IC quang điện tử - Linh kiện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến như: Họ sensor nhiệt, điện, từ, hoá học, họ sensor cơ, áp suất, quang bức xạ, sinh học và các chủng loại IC thông minh trên cơ sở tổ hợp công nghệ IC truyền thống và công nghệ chế tạo sensor. - Linh kiện hoạt động dựa trên hiệu ứng lượng tử và hiệu ứng mới: các linh kiện được chế tạo bằng công nghệ nano có cấu trúc siêu nhỏ như : Bộ nhớ một điện tử, Transistor một điện tử, giếng và dây lượng tử, linh kiện x