Mạch điện

Bạn có thể đã nghe đến thuật ngữ chip, đặc biệt là khi chủ đề về phần cứng máy tính xuất hiện. Chip là một miếng silicon cực nhỏ, thường có kích thước khoảng một cm vuông. Một con chip có thể là một bóng bán dẫn duy nhất (một miếng silicon khuếch đại tín hiệu điện hoặc đóng vai trò như một công tắc bật / tắt trong các ứng dụng máy tính). Nó cũng có thể là một mạch tích hợp bao gồm nhiều bóng bán dẫn được kết nối với nhau. Các chip được bao bọc trong một vỏ bọc bằng sứ hoặc nhựa kín được gọi là gói . Đôi khi người ta gọi toàn bộ gói hàng như một con chip, nhưng con chip thực sự nằm bên trong gói hàng.

Có hai loại mạch tích hợp cơ bản - nguyên khối và mạch lai . IC nguyên khối bao gồm toàn bộ mạch trên một chip silicon duy nhất. Chúng có thể có mức độ phức tạp chỉ từ một vài bóng bán dẫn đến hàng triệu bóng bán dẫn trên chip vi xử lý máy tính. Một vi mạch lai có một mạch với một số chip được bao bọc trong một gói duy nhất. Các chip trong IC lai có thể là sự kết hợp của bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện và chip IC nguyên khối.

Một bảng mạch in , hoặc PCB, giữ một mạch điện tử lại với nhau. PCB đã hoàn thành với các thành phần đi kèm là một cụm bảng mạch in , hay còn gọi là PCBA. Một PCB nhiều lớp có thể có tới 10 PCB xếp chồng lên nhau. Các dây dẫn đồng mạ điện đi qua các lỗ được gọi là vias kết nối các PCB riêng lẻ, tạo thành một mạch điện tử ba chiều.

Các phần tử quan trọng nhất trong một mạch điện tử là các bóng bán dẫn. Điốt là những con chip nhỏ bằng silicon hoạt động như van để cho phép dòng điện chạy theo một hướng. Các thành phần điện tử khác là các phần tử thụ động như điện trở và tụ điện . Điện trở cung cấp một lượng điện trở cụ thể đối với dòng điện và tụ điện lưu trữ điện tích. Phần tử mạch thụ động cơ bản thứ ba là cuộn cảm , phần tử này lưu trữ năng lượng dưới dạng từ trường. Các mạch vi điện tử rất hiếm khi sử dụng cuộn cảm, nhưng chúng thường gặp trong các mạch công suất lớn hơn.

Hầu hết các mạch được thiết kế bằng các chương trình thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính hoặc CAD. Nhiều mạch được sử dụng trong máy tính kỹ thuật số cực kỳ phức tạp và sử dụng hàng triệu bóng bán dẫn, vì vậy CAD là cách thực tế duy nhất để thiết kế chúng. Nhà thiết kế mạch bắt đầu với một đặc điểm kỹ thuật chung cho hoạt động của mạch và chương trình CAD đưa ra mô hình kết nối phức tạp.

Việc khắc kiểu kết nối kim loại trên chip PCB hoặc IC sử dụng lớp mặt nạ chống ăn mòn để xác định kiểu mạch. Phần kim loại tiếp xúc được khắc đi, để lại kiểu kết nối kim loại giữa các thành phần.

Tại sao AC được sử dụng trong các mạch điện tử?

Trong các mạch điện tử, khoảng cách và dòng điện rất nhỏ, vậy tại sao lại sử dụng AC? Trước hết, dòng điện và điện áp trong các mạch này đại diện cho các hiện tượng liên tục thay đổi, do đó, các biểu diễn điện, hoặc các chất tương tự, cũng liên tục thay đổi. Lý do thứ hai là sóng vô tuyến (giống như sóng được sử dụng bởi TV , lò vi sóng và điện thoại di động ) là tín hiệu xoay chiều tần số cao. Các tần số được sử dụng cho tất cả các loại liên lạc không dây đã nâng cao đều đặn trong những năm qua, từ dải kilohertz (kHz) trong những ngày đầu của radio đến dải megahertz (MHz) và gigahertz (GHz) ngày nay.

Các mạch điện tử sử dụng DC để cung cấp năng lượng cho các bóng bán dẫn và các thành phần khác trong hệ thống điện tử. Một mạch chỉnh lưu biến đổi nguồn điện xoay chiều thành điện một chiều từ điện áp đường dây xoay chiều.

Cuộc cách mạng vi mạch: Vi điện tử

Trong những ngày đầu của mạch điện tử, các thành phần như ống chân không và bóng bán dẫn là những thiết bị riêng lẻ được gắn trên khung kim loại hoặc bảng mạch in. Sau đó, vào năm 1959, hai nhà nghiên cứu, Jack Kilby tại Texas Instruments và Robert Noyce tại Fairchild Semiconductor (những người đang làm việc độc lập), bắt đầu cuộc cách mạng vi điện tử bằng cách phát triển mạch tích hợp đầu tiên.

Họ đã khám phá ra cách kết hợp hoặc tích hợp một số bóng bán dẫn và điện trở và kết nối chúng để tạo thành một mạch điện, tất cả trên cùng một con chip nhỏ bằng silicon. Ngày nay, các hệ thống điện tử rất phức tạp - như bộ vi xử lý chứa hàng triệu bóng bán dẫn - có thể nằm gọn trên một con chip silicon một inch vuông. Những mạch tích hợp này là thứ làm cho máy tính hiện đại trở nên khả thi.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

Nguồn

­