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1、第第1章章 从工艺的角度认识电子从工艺的角度认识电子元器件元器件 (2)1.4电子产品中常用的元器件电子产品中常用的元器件 （半导体器件）（半导体器件） 教学目标教学目标1掌握半导体等元器件的种类、符号、构掌握半导体等元器件的种类、符号、构造和命名造和命名 ；2掌握半导体等元件的主要技术参数；掌握半导体等元件的主要技术参数； 3根据用途进行元器件的选用，建立产根据用途进行元器件的选用，建立产 品的成本、质量意识；会用万用表检测。品的成本、质量意识；会用万用表检测。1.4 半导体分立半导体分立器器件件1 ）二三极管的种类及封装）二三极管的种类及封装 2 ）命名：国内命名法、国外命名法）命名：国内
2、命名法、国外命名法 3 ）二三极管的主要参数）二三极管的主要参数 4 ）分立器件的选用）分立器件的选用 1 .常用半导体分立器件及其分类常用半导体分立器件及其分类 半导体二极管半导体二极管 (DIODE)双极型晶体管双极型晶体管 (TRANSISTOR)晶闸管晶闸管 场效应晶体管场效应晶体管 (FET, Field Effect Transistor )普通二极管普通二极管齐纳二极管齐纳二极管(稳压二极管稳压二极管ZENER DIODE)整流二极管整流二极管三三极极管管场效应管（场效应管（MOSFET)晶晶闸闸管管晶闸管晶闸管半导体二极管半导体二极管 普通二极管普通二极管：整流二极管、检波二极
3、管、稳压二极管、：整流二极管、检波二极管、稳压二极管、恒流二极管、开关二极管等；恒流二极管、开关二极管等； 特殊二极管特殊二极管：微波二极管、变容二极管、雪崩二极管、：微波二极管、变容二极管、雪崩二极管、SBD、TD、PIN、TVP管等；管等； 敏感二极管敏感二极管：光敏二极管、热敏二极管、压敏二极管、：光敏二极管、热敏二极管、压敏二极管、磁敏二极管；磁敏二极管； 发光二极管发光二极管。 双极型晶体管双极型晶体管锗管锗管：高频小功率管（合金型、扩散型），：高频小功率管（合金型、扩散型），低频大功率管（合金型、台面型）；低频大功率管（合金型、台面型）； 硅管：低频大功率管、高频大功率管、微波功率
4、管、大功率高压管、高频小功率管、超高频小功率管、高速开关管、低噪声管、微波低噪声管、超管。专用器件：单结晶体管、可编程单结晶体管。双极型三极管特点：双极型三极管特点：按照按照结构工艺结构工艺分类，分类，有有PNP和和NPN型型。 按照按照制造材料制造材料分类，有锗管和硅管。分类，有锗管和硅管。 按照按照工作频率工作频率分类，有低频管（分类，有低频管（3MHz以下）和高频管以下）和高频管（几百（几百MHz 以上）。以上）。 按照按照集电极耗散的功率集电极耗散的功率分类，有小功率管（分类，有小功率管（1W以下）以下）和大功率管（几十和大功率管（几十W以上以上 ）。）。 场效应管是电压控制器件场效应
5、管是电压控制器件,在数字电路中起开关作用；在数字电路中起开关作用；栅极的输入电阻非常高，一般可达几百栅极的输入电阻非常高，一般可达几百M甚至几千甚至几千M；场效应管还具有噪声低、动态范围大等优点。场效应管还具有噪声低、动态范围大等优点。 场效应晶体管特点场效应晶体管特点：晶闸管晶闸管普通晶闸管：高频快速晶闸管；普通晶闸管：高频快速晶闸管； 双向晶闸管：可关断晶闸管（双向晶闸管：可关断晶闸管（GTO）；）； 特殊晶闸管：正反向阻断管、逆导管等。特殊晶闸管：正反向阻断管、逆导管等。 2. 半导体分立器件的型号命名半导体分立器件的型号命名 国产半导体分立器件的型号命名（国产半导体分立器件的型号命名（
6、GB249-64） 第一部分第一部分第二部分第二部分第三部分第三部分第四部第四部分分第五部第五部分分用数字表用数字表示器件示器件电极数目极数目用用汉语拼音字母表拼音字母表示器件的材料和极示器件的材料和极性性用用汉语拼音字母表拼音字母表示器件的示器件的类型型用数字用数字表示器表示器件序号件序号用用汉语拼音字拼音字母表示母表示规格号格号序序号号意意义符符号号意意义符符号号意意义2二极管二极管AN型型锗材料材料P普通管普通管BP型型锗材料材料V微波管微波管CN型硅材料型硅材料W稳压管管DP型硅材料型硅材料C参量管参量管3三极管三极管APNP型型锗材料材料U光光电器件器件BNPN型型锗材料材料K开关管
7、开关管CPNP型硅材料型硅材料N阻尼管阻尼管DNPN型硅材料型硅材料X低低频小功率管小功率管fT3MHz,Po1WE其它材料其它材料G高高频小功率管小功率管fT3MHz，Po1WD低低频大功率管大功率管, fT3MHz, Po1WA高高频大功率管大功率管fT3MHz,Po1W注：场效应管、半导体特殊器件、复合管、注：场效应管、半导体特殊器件、复合管、PIN型管型管和激光器件的型号命名只有三、四、五部分。和激光器件的型号命名只有三、四、五部分。 例如：例如： 三极管NPN型硅材料型硅材料 高频小功率管高频小功率管 产品序号产品序号 规格号规格号 3DG6C4. 选用半导体分立器件的注意事项选用半
8、导体分立器件的注意事项 二极管二极管 切勿使电压、电流超过器件手册中规定切勿使电压、电流超过器件手册中规定的极限值，并应根据设计原则选取一定的裕的极限值，并应根据设计原则选取一定的裕量。量。 允许使用小功率电烙铁进行焊接，焊接允许使用小功率电烙铁进行焊接，焊接时间应该小于时间应该小于35秒。秒。 玻璃封装的二极管引线的弯曲处距离玻璃封装的二极管引线的弯曲处距离管体不能太小，一般至少管体不能太小，一般至少2mm。 安装二极管的位置尽可能不要靠近电路中安装二极管的位置尽可能不要靠近电路中的发热元件。的发热元件。 接入电路时要注意二极管的极性。接入电路时要注意二极管的极性。 三极管三极管 安装时要分
9、清不同电极的管脚位置，焊安装时要分清不同电极的管脚位置，焊点距离管壳不要太近，一般三极管应该距点距离管壳不要太近，一般三极管应该距离印制板离印制板23mm以上。以上。 大功率管的散热器与管壳的接触面应该平大功率管的散热器与管壳的接触面应该平整光滑，中间应该涂抹导热硅脂以便减小热整光滑，中间应该涂抹导热硅脂以便减小热阻并减少腐蚀；要保证固定三极管的螺丝钉阻并减少腐蚀；要保证固定三极管的螺丝钉松紧一致。松紧一致。 对于大功率管，特别是外延型高频功率对于大功率管，特别是外延型高频功率管，在使用中要防止二次击穿。管，在使用中要防止二次击穿。 场效应管场效应管 结型场效应管和一般晶体三极管的使用注结型场
10、效应管和一般晶体三极管的使用注意事项相仿。意事项相仿。 对于绝缘栅型场效应管，应该特别注意对于绝缘栅型场效应管，应该特别注意避免栅极悬空，即栅、源两极之间必须经避免栅极悬空，即栅、源两极之间必须经常保持直流通路常保持直流通路。 1.4.7 集成电路集成电路(IC，Integrate Circuit） 1）集成电路的分类：按工艺、按功能、按材）集成电路的分类：按工艺、按功能、按材料，数字、模拟料，数字、模拟 2）集成电路的命名：国内、国外）集成电路的命名：国内、国外 3）集成电路的封装：）集成电路的封装： 材料：金属、陶瓷、塑料材料：金属、陶瓷、塑料 形状：形状： DIP 、 SOP 、 SOL
11、 、 QFP 、 PLCC 、 BGA 4）集成电路使用注意事项：电源、输入输出、）集成电路使用注意事项：电源、输入输出、防静电防静电 。 集成电路是利用半导体工艺或厚膜、薄膜工集成电路是利用半导体工艺或厚膜、薄膜工艺，将电阻、电容、二极管、双极型三极管、场艺，将电阻、电容、二极管、双极型三极管、场效应晶体管等元器件按照设计要求连接起来，制效应晶体管等元器件按照设计要求连接起来，制作在同一硅片上，成为具有特定功能的电路作在同一硅片上，成为具有特定功能的电路。 这种器件打破了电路的传统概念，实现了材这种器件打破了电路的传统概念，实现了材料、元器件、电路的三位一体，与分立元器件组料、元器件、电路的
12、三位一体，与分立元器件组成的电路相比，成的电路相比，具有体积小、功耗低、性能好、具有体积小、功耗低、性能好、重量轻、可靠性高、成本低等许多优点。重量轻、可靠性高、成本低等许多优点。 1 .1 .集成电路的基本类别集成电路的基本类别 按照制造工艺分类按照制造工艺分类 半导体集成电路薄膜集成电路厚膜集成电路混合集成电路混合集成电路 按照基本单元核心器件分类 双极型集成电路 MOSMOS型集成电路 双极双极-MOS-MOS型（型（BIMOSBIMOS）集成电路）集成电路 小规模（集成了几个门电路或几十个元件）小规模（集成了几个门电路或几十个元件） 中规模（集成了一百个门或几百个元件以上）中规模（集成
13、了一百个门或几百个元件以上） 大规模（一万个门或十万个元件）大规模（一万个门或十万个元件） 超大规模（十万个元件以上）集成电路超大规模（十万个元件以上）集成电路 按照按照集成度集成度分类分类 按照按照电气功能电气功能分类分类 数字集成电路数字集成电路 模拟集成电路模拟集成电路 按照通用或专用的程度分类按照通用或专用的程度分类 半专用半专用 也叫也叫半定制集成电路（半定制集成电路（SCIC），是指），是指那些由器件制造厂商提供母片，再经整机厂那些由器件制造厂商提供母片，再经整机厂用户根据需要确定电气性能和电路逻辑的集用户根据需要确定电气性能和电路逻辑的集成电路。成电路。 常见的半通用集成电路有门
14、阵列（常见的半通用集成电路有门阵列（GA）、）、标准单元器件（标准单元器件（CBIC）、可编程逻辑器）、可编程逻辑器件（件（PLD）、模拟阵列和数字）、模拟阵列和数字-模拟混合模拟混合阵列。阵列。 可以分成可以分成通用型、半专用、专用通用型、半专用、专用等几个类型。等几个类型。 专用专用 也叫也叫定制集成电路（定制集成电路（ASIC），），是整机是整机厂用户根据本企业产品的设计要求，从器厂用户根据本企业产品的设计要求，从器件制造厂专门定制、专用于本企业产品的件制造厂专门定制、专用于本企业产品的集成电路。集成电路。 按应用环境条件分类按应用环境条件分类 军用级军用级 工业级工业级 商业（民用）级
15、商业（民用）级 2. 集成电路的型号与命名集成电路的型号与命名 近年来，集成电路的发展十分迅速。近年来，集成电路的发展十分迅速。国外各大公司生产的集成电路在推出时已经国外各大公司生产的集成电路在推出时已经自成系列，自成系列，但除了但除了表示公司标志的电路型号字头有所不表示公司标志的电路型号字头有所不同以外，一般说来在数字序号上基本是一致同以外，一般说来在数字序号上基本是一致的。的。 国产半导体集成电路的命名国产半导体集成电路的命名 第第一一部部分分国国家家标标准准 符符号号 C意意义义 中国制造中国制造第第二二部部分分器器件件类类型型 符符号号TH E C F D W J B M u ADDA
16、S意意义义TTL电电路路 HTL电路ECL电电路路CMOS电电路路线线性性放放大大器器音音响响电电路路稳压器接口电路非线性电路存储器微处理器模 -数转换器数 -模转换器特殊电路共五部分共五部分第三部分：第三部分：数字序号：表示器件的系列和品种代号。数字序号：表示器件的系列和品种代号。 已与国际接轨。已与国际接轨。第四、五部分：见书第四、五部分：见书P16 国产半导体集成电路的命名举例：国产半导体集成电路的命名举例： 国产国产 CMOS电路电路 双触发器双触发器 工作温度工作温度070 塑料双列直插封装塑料双列直插封装 CC4013CP国产国产 线性放大器线性放大器 MOS输入运算放大器输入运算
17、放大器 工作温度工作温度070 塑料双列直插封装塑料双列直插封装 CF3140CP低功耗运算放大器低功耗运算放大器 CMOS双触发器双触发器 3 .集成电路的封装集成电路的封装 集成电路的封装，按材料基本分为金属、集成电路的封装，按材料基本分为金属、陶瓷、塑料三类陶瓷、塑料三类 按电极引脚的形式分为通孔插装式及表面安按电极引脚的形式分为通孔插装式及表面安装式两类。装式两类。 金属封装散热性好，电磁屏蔽好，可靠性高，但金属封装散热性好，电磁屏蔽好，可靠性高，但安装不够方便，成本较高。这种封装形式常见于安装不够方便，成本较高。这种封装形式常见于高精度集成电路或大功率器件。高精度集成电路或大功率器件
18、。 陶瓷封装陶瓷封装 采用陶瓷封装的集成电路导热好且耐高温，但采用陶瓷封装的集成电路导热好且耐高温，但成本比塑料封装高，所以一般都是高档芯片。成本比塑料封装高，所以一般都是高档芯片。 扁平型扁平型 双列直插型双列直插型 陶瓷陶瓷PGA型型 塑料封装塑料封装 TOPDIP（Plastic Dual In-line Package） 封装：封装：PLCC厂商标志厂商标志型号型号序号序号生产周期生产周期方向标识方向标识封装：封装：QFP100QFP100（Plastic Quad Flat Package）塑料方型扁平式封装）塑料方型扁平式封装厂商标志厂商标志型号型号方向标识方向标识生产周期生产周期
19、序号序号封装：封装：BGABGA球栅阵列封装球栅阵列封装封装：封装：SOSOP P方向标识方向标识厂商标志厂商标志序号序号生产周期生产周期元件型号元件型号PSIP（Plastic Single In-line Package） 集成电路的引脚分布和计数集成电路的引脚分布和计数 缺口缺口引脚计数起始引脚计数起始使用集成电路的注意事项使用集成电路的注意事项 工艺筛选工艺筛选 工艺筛选的目的，在于将一些可能早期失效的元器件工艺筛选的目的，在于将一些可能早期失效的元器件及时淘汰出来，保证整机产品的可靠性。对廉价元器件及时淘汰出来，保证整机产品的可靠性。对廉价元器件进行关键指标的使用筛选，既可以保证产品
20、的可靠性，进行关键指标的使用筛选，既可以保证产品的可靠性，也有利于降低产品的成本。也有利于降低产品的成本。 正确使用正确使用 在使用集成电路时，其负荷不允许超过极限值；当在使用集成电路时，其负荷不允许超过极限值；当电源电压变化不超出额定值电源电压变化不超出额定值10的范围时，集成电路的范围时，集成电路的电气参数应符合规定标准；在接通或断开电源的瞬间，的电气参数应符合规定标准；在接通或断开电源的瞬间，不得有高电压产生，否则将会击穿集成电路。不得有高电压产生，否则将会击穿集成电路。 输入信号的电平不得超出集成电路电源电压输入信号的电平不得超出集成电路电源电压的范围的范围必要时，应在集成电路的输入端
21、增加输入信必要时，应在集成电路的输入端增加输入信号电平转换电路。号电平转换电路。 一般情况下，数字集成电路的一般情况下，数字集成电路的多余输入端不多余输入端不允许悬空，允许悬空，否则容易造成逻辑错误。否则容易造成逻辑错误。 数字集成电路的负载能力一般用扇出系数数字集成电路的负载能力一般用扇出系数No表示，但它所指的情况是用同类门电路作为负载。表示，但它所指的情况是用同类门电路作为负载。当负载是继电器或发光二极管等需要大电流的元器当负载是继电器或发光二极管等需要大电流的元器件时，应该件时，应该在集成电路的输出端增加驱动电路。在集成电路的输出端增加驱动电路。 使用模拟集成电路前，要仔细查阅它的技术
22、说使用模拟集成电路前，要仔细查阅它的技术说明书和典型应用电路，特别明书和典型应用电路，特别注意外围元件的配置注意外围元件的配置，保证工作电路符合规范。对线性放大集成电路，保证工作电路符合规范。对线性放大集成电路，要注意调整零点漂移、防止信号堵塞、消除自，要注意调整零点漂移、防止信号堵塞、消除自激振荡。激振荡。 商业级集成电路的使用温度一般在商业级集成电路的使用温度一般在070之间。在系统布局时，应使之间。在系统布局时，应使集成电路尽量远离热集成电路尽量远离热源源。 在手工焊接电子产品时，一般应该最后装配焊在手工焊接电子产品时，一般应该最后装配焊接集成电路；不要使用大于接集成电路；不要使用大于4
23、5W的电烙铁，每的电烙铁，每次焊接时间不得超过次焊接时间不得超过1秒钟秒钟。 对于对于MOS集成电路集成电路，要特别，要特别防止栅极静电感防止栅极静电感应击穿应击穿。一切测试仪器（特别是信号发生器和交。一切测试仪器（特别是信号发生器和交流测量仪器）、电烙铁以及线路本身，均须良好流测量仪器）、电烙铁以及线路本身，均须良好接地。当接地。当MOS电路的电路的D-S电压加载时，若电压加载时，若G输输入端悬空，很容易因静电感应造成击穿，损坏集入端悬空，很容易因静电感应造成击穿，损坏集成电路。对于使用机械开关转换输入状态的电路成电路。对于使用机械开关转换输入状态的电路，为避免输入端在拨动开关的瞬间悬空，应
24、该在，为避免输入端在拨动开关的瞬间悬空，应该在输入端接一个几十千欧的电阻到电源正极（或负输入端接一个几十千欧的电阻到电源正极（或负极）上。此外，在存储极）上。此外，在存储MOS集成电路时，必须集成电路时，必须将其收藏在防静电盒内或用金属箔包装起来，防将其收藏在防静电盒内或用金属箔包装起来，防止外界电场将栅极击穿。止外界电场将栅极击穿。小结小结 今天今天要求掌握机电元件、半导体分要求掌握机电元件、半导体分立器件、集成电路、电声元件、光电器立器件、集成电路、电声元件、光电器件等的主要技术参数；掌握器件的常用件等的主要技术参数；掌握器件的常用封装形式及封装形式及集成电路使用注意事项；选集成电路使用注意事项；选用电声元件的注意事项用电声元件的注意事项；掌握；掌握静电对电静电对电子元器件的危害子元器件的危害及防护措施。及防护措施。作作 业业P. 30 5，9，10小结小结 今天今天要求掌握要求掌握 阻容元件的种类、符号、构造和命阻容元件的种类、符号、构造和命名；电容器、电感器、半导体器件的主名；电容器、电感器、半导体器件的主要技术参数；根据用途选用阻容及电感要技术参数；根据用途选用阻容及电感元件。元件。作作 业业P.86 4、6
