Vi mạch Điện tử là gì, cấu tạo, nguyên lý, công dụng và phân loại
Vi mạch điện tử hay còn có tên gọi IC (Integrated Circuit - mạch tích hợp) là một thuật ngữ quen thuộc với các kỹ sư công nghệ. Đây là loại linh kiện điện tử cốt lõi có nhiều ứng dụng thiết thực. Trong nội dung bài blog hôm nay, chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem vi mạch điện tử là gì, được phân loại ra sao và có các ứng dụng nào nhé!
I. Vi mạch điện tử là gì?
Vi mạch điện tử ngày càng có nhiều ứng dụng với những vai trò và tiện ích. Ngoài tên gọi vi mạch hay mạch tích hợp, chúng còn được gọi ngắn gọn là IC. IC được phát hiện bởi một kỹ sư người Đức, ông đã chế tạo ra một thiết bị khuếch đại tương tự mạch tích hợp với 5 transistor mà sau này đã được phát triển thành thiết bị trợ thính. Đó là sự ra đời của vi mạch đầu tiên bởi Jack Kilby. Sau đó, Robert Noyce đã phát triển IC lên một đẳng cấp mới khi mà loại vi mạch điện tử này có thể giải quyết được các vấn đề mà phiên bản vi mạch của Jack Kilby trước đây chưa làm được. Không những thế, nó còn vượt trội hơn so với vi mạch trước đây, đánh dấu một bước nhảy vọt về vật lý vì được làm từ nguyên liệu silicon.
Bạn đang xem: Vi mạch Điện tử là gì, cấu tạo, nguyên lý, công dụng và phân loại
Việc làm lập trình robot - công ty tuyển dụng kỹ sư lập trình robot bằng ngôn ngữ Python
Tuyển dụng kỹ sư thiết kế mạch điện tử, kĩ sư phần cứng
Vậy thì vi mạch điện tử là gì? Vi mạch hay còn gọi là mạch tích hợp - IC (hay chip theo thuật ngữ tiếng Anh) là tập hợp các mạch điện chứa linh kiện bán dẫn (transistor) và linh kiện điện tử thụ động (điện trở) kết nối với nhau nhằm thực hiện một chức năng xác định. Có nghĩa là mạch tích hợp được thiết kế để thực hiện chức năng như linh kiện phức hợp.
II. Các công dụng của IC.
Công dụng đầu tiên mà IC mang lại đó là giúp mạch tích hợp giảm đi kích thước của mạch điện đồng thời làm tăng độ chính xác của thiết bị. Ngoài ra, công dụng của IC còn gia tăng đáng kể trong các mạch logic.
IC có hai loại chính: một loại có thể lập trình và một loại cố định chức năng, không thể lập trình. Mỗi loại IC có các tính chất riêng biệt về nhiệt độ, giới hạn điện thế và công suất vận hành, tất cả đều được ghi trong bảng thông số.
Công nghệ silicon hiện đang tiến đến các giới hạn của vi mạch tích hợp. Các nhà nghiên cứu cũng đang cố gắng không ngừng nghỉ để tìm ra loại vật liệu mới có khả năng thay thế cho công nghệ silicon này.
IC được ứng dụng vào phát triển robot:
III. Phân loại vi mạch điện tử.
Các vi mạch điện tử được thiết kế đa dạng có nhiều đặc điểm riêng. Chúng có thể được phân loại theo một số tiêu chí sau đây: tín hiệu xử lý, công nghệ, mức độ tích hợp và công dụng.
1. Theo tín hiệu xử lý:
IC digital: xử lý tín hiệu digital.
IC analog: xử lý tín hiệu analog.
IC hỗn hợp: xử lý cả 2 loại tín hiệu trên.
2. Theo mức độ tích hợp: IC có thể được chia thành SSI, MSI, LSI, VLSI(CPU, GPU, ROM, RAM, PLA…), ULSI.
3. Theo công nghệ:
Monolithic: các phần tử được đặt trên nền vật liệu bán dẫn đơn tinh thể.
Mạch màng mỏng, mạch phim là các phần tử được tạo thành bởi sự lắng đọng hơi trên nền thuỷ tinh, thường là các mạch điện trở.
Lai mạch màng dày thường kết hợp một số chip, vết mạch có in đường dây dẫn và linh kiện điện tử thụ động. Chất liệu nền thường là gốm và được nhúng tráng.
4. Theo công dụng.
Ngày nay, CPU được xem là bộ vi xử lý của máy tính.
Memory, bộ nhớ lưu trữ dữ liệu digital.
Công nghệ RFID phục vụ cho việc giám sát được dùng cho các loại khoá điện tử chống trộm cao cấp.
ASIC có tác dụng điều khiển thiết bị xe hơi, lò nướng, máy giặt,...
IC cảm biến quá trình gia tốc, từ trường, chất độc,...
DSP thực hiện công việc xử lý các tín hiệu digital.
ADC và DAC chuyển đổi analog - digital.
FPGA được cấu hình bởi IC digital của khách hàng.
Microcontroller (vi điều khiển) chứa các thành phần của một máy tính nhỏ.
IC công suất xử lý các dòng hay điện áp lớn.
System on a chip (SoC) là hệ thống trong một chip.
Xem thêm: Wip Là Gì? Những Điều Cần Biết Về Wip Tìm Hiểu Các Thông Tin Cơ Bản Về Wip
IV. Ưu điểm và nhược điểm của IC.
1. Ưu điểm.
Mạch tích hợp có thiết kế nhỏ hơn ít nhất 1000 lần so với 1 mạch rời rạc.
Do có kích thước nhỏ nên trọng lượng IC cũng rất nhỏ.
Việc sản xuất IC không tốn nhiều thời gian và chi phí.
IC có độ bền cao do không có các mối hàn bên trong và có ít kết nối hơn so với PCB.
Điện năng và năng lượng tiêu thụ ít.
Nếu một bóng bán dẫn đơn trong mạch rời rạc bị lỗi, toàn bộ mạch không thể hoạt động dẫn đến việc phải kiểm tra và thay thế bóng bán dẫn. Song, việc tìm ra mạch thất bại không phải là điều dễ dàng. Nhưng khi sử dụng IC, chúng ta có thể thay thế toàn bộ IC vì chúng có giá thành thấp.
Tốc độ làm việc nhanh chóng vì không có hiệu ứng hao phí điện dung.
Các IC được sản xuất hàng loạt, do đó các hệ số nhiệt độ và thông số khác hoàn toàn phù hợp với nhau.
Cải thiện hiệu suất chức năng.
Tất cả các IC đều được kiểm nghiệm hiệu suất hoạt động ở nhiệt độ thấp và cao.
Chúng phù hợp cho các tín hiệu nhỏ.
Do các thành phần được chế tạo bên trong chip nên sẽ không bị ảnh hưởng từ bên ngoài.
2. Nhược điểm.
Vài loại IC có cấu tạo phức tạp dẫn đến tốn kém. Nếu chúng bị lỗi thì phải được thay mới hoàn toàn mà không thể sửa chữa do các mạch bên trong quá nhỏ.
Năng lượng của hầu hết các IC không hơn 10 watt nên không thể sản xuất IC công suất cao.
Các thành phần như cuộn cảm hay máy biến áp phải kết nối bên ngoài với các chân bán dẫn mà không thể tích hợp vào vi mạch điện tử.
Không thể lắp ráp PNP cao cấp.
Nếu xử lý sai hoặc tiếp xúc với nhiệt độ quá cao, IC không thể hoạt động đúng.
Khó đạt được hệ số nhiệt độ thấp.
Khó chế tạo IC có độ ồn thấp.
Các tụ điện vượt quá 30pF khó có thể chế tạo được. Vì vậy, các tụ điện có giá trị cao sẽ kết nối bên ngoài IC.
Giá trị điện trở bão hoà của bóng bán dẫn lớn.
Trong công nghệ hiện đại, việc phát minh IC càng ngày càng trở nên quan trọng. IC được ứng dụng vào các thiết bị máy như dây chuyền chiết rót, dây chuyền sản xuất khẩu trang, robot bốc xếp hàng hoá.Việc nắm rõ khái niệm cũng như đặc tính của chúng cũng quan trọng không kém đối với những người làm về lĩnh vực điện tử. Qua bài viết này, cdspninhthuan.edu.vn hy vọng các bạn đã có thêm các kiến thức thú vị và bổ ích. Với sản phẩm vi mạch điện tử, người tiêu dùng nên lựa chọn các đơn vị có thâm niên trong việc thiết kế và chế tạo để mua được sản phẩm chính gốc đúng giá. cdspninhthuan.edu.vn tự tin có thể đáp ứng tốt các nhu cầu của khách hàng với kinh nghiệm trong lĩnh vực robot và các loại máy móc, thiết bị công nghiệp cùng đội ngũ nhân viên tận tình.
Bạn có thể tham gia cộng đồng Điện Tử, Robot của cdspninhthuan.edu.vn để xem những thông tin mới nhất về điện tử cũng như robot.
Bạn hãy đăng kí kênh Youtube của cdspninhthuan.edu.vn để xem được tin tức những robotmới nhất của cdspninhthuan.edu.vn nghiên cứu phát triểnTẠI ĐÂY
Chuyên mục:
