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半导体分立器件与集成电路是什么?

发布时间:2019-06-27 03:20 来源:未知 编辑:admin

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  半导体分立器件自从20世纪50年代问世以来,曾为电子产品的发展发挥了重要的作用。现在,虽然集成电路已经广泛应用,并在不少场合取代了晶体管,但是应该相信,晶体管到任何时候都不会被全部废弃。因为晶体管有其自身的特点,还会在电子产品中发挥其他元器件所不能取代的作用,所以晶体管不仅不会被淘汰,而且还将有所发展。

  按照国家规定,国内半导体分立器件的命名由五部分组成,如表3-9所示。例如2AP9,“2”表示二极管,“A”表示N型锗材料,“P”表示普通管,“9”表示序号。又如3DG6,“3”表示三极管,“D”表示NPN硅材料,“G”表示高频小功率管,“6”是序号。

  有些小功率晶体三极管是以四位数字来表示型号的,具体特性参数如表3-10所示。

  近年来,国内生产半导体器件的各厂家纷纷引进外国的先进生产技术,购入原材料、生产工艺及全套工艺标准,或者直接购入器件管芯进行封装。因此,市场上多见的是按照国外产品型号命名的半导体器件,符合国家标准命名的器件反而买不到。在选用进口半导体器件时,应该仔细查阅有关资料,比较性能指标。

  按照结构工艺不同,半导体二极管可以分为点接触型和面接触型。点接触型二极管PN结的接触面积小,结电容小,适用于高频电路,但允许通过的电流和承受的反向电压也比较小,所以适合在检波、变频等电路中工作;面接触型二极管PN结的接触面积较大,结电容比较大,不适合在高频电路中使用,但它可以通过较大的电流,多用于频率较低的整流电路。

  半导体二极管可以用锗材料或硅材料制造。锗二极管的正向电阻很小,正向导通电压约为0.15~0.35V,但反向漏电流大,温度稳定性较差;硅二极管的反向漏电流比锗二极管小得多,缺点是需要较高的正向电压(0.5~0.7V)才能导通,只适用于信号较强的电路。

  二极管应该按照极性接入电路,大部分情况下,应该使二极管的正极(或称阳极)接电路的高电位端,而稳压管的负极(或称阴极)要接电源的正极,其正极接电源的负极。

  二极管有多种封装形式,目前比较常用的有塑料封装和玻璃壳封装。老式的大功率、大电流的整流二极管仍采用金属封装,并且有装散热片的螺栓。玻璃封装的二极管可能是普通二极管或稳压二极管,在目测没有把握辨别的情况下,要依靠万用表或者专用设备来区分。因为玻璃封装的稳压二极管和普通二极管外形一样,不同的二极管在电路中起的作用是不同的,特别是稳压二极管,它的最大特点就是工作在反向连接状态。

  ①外壳上有二极管的符号,箭头的方向就是电流流动的方向,故箭头指的方向为负极。如图3-17所示,为二极管的单向导电性。

  ②封装成圆球形的,一般用色点表示的,色点处为阴极。封装成柱状的,靠近色环(通常为白色)的引线)数字万用表检测。

  用数字式万用表可以很方便地判断出二极管的极性,如图3-18所示,方法是:将数字万用表拨到二极管挡,将红表笔插入万用表的V/?插孔,黑表笔插入COM插孔,然后分别用两表笔接触二极管的两个电极,正反向交换表笔各测一次,在其中的一次测量中显示屏上具有600~750之间(硅管)或200~400之间(锗管)的读数,这时红表笔所接触的电极就是二极管的正极(即PN结的P端),黑表笔接触的电极就是负极(即PN结的N端)。

  发光二极管的测量与一般二极管测量类似,只是其正向电压在1.5~3V之间,工作电流在1mA左右。发光二极管工作时一定要接上限流电阻。

  晶体三极管又称为双极型三极管(因有两种载流子同时参与导电而得名)。它是一种电流控制电流的半导体器件,可用来对微弱的信号进行放大和做无触点开关。

  (1)按材料分:三极管按材料不同可分为锗三极管(Ge管)和硅三极管(Si管)。

  (2)按导电类型分:三极管按导电类型不同可分为PNP型和NPN型,分别用不同的符号表示电压极性与电流流动方向。锗管多为PNP型,硅管多为NPN型。

  (3)按用途分:依工作频率不同分为高频(fT3MHz)、低频(fT3MHz)和开关三极管。依工作功率不同又可分为大功率(Pc1W)、中功率(Pc在0.5~1W)、小功率(Pc 0.5W)三极管。

  (1)判断基极用数字万用表判断三极管基极的方法是:首先将数字万用表的转换开关置于二极管挡。红、黑表笔按正确的方法插到相应插孔(红表笔插V/Ω,黑表笔插COM)。记住:数字万用表的红表笔接内部电池的正极。然后用表笔分别触三极管的三个电极,总能找到其中一个电极对另外两个电极读数为0.5~0.8V(硅管)或0.15~0.35V(锗管),该电极就是基极。

  一般万用表都具备测放大倍数的功能,先将万用表的功能开关选在hFE挡,将三极管按极性(PNP、NPN)插入测试孔中,这时可从表头刻度盘上直接读放大倍数值。然后将E极、C极对调一下,看表针偏转较大的那一次,插脚就是正确的,从万用表插孔旁标记即可判别出是发射极还是集电极。另外在测量基极时,也可以得到D、E的读数大于B、C的读数,虽然很接近,但总是有微小差别的。

  数字式万用表测量三极管的方法,在第五节常用仪器仪表简介中“万用表的使用”一部分进行介绍。

  集成电路是继电子管、晶体管之后发展起来的又一类电子器件。它是利用半导体工艺或厚膜、薄膜工艺(或这些工艺的结合),将电阻、电容、二极管、三极管等元器件,按照设计电路的要求,共同制作在一块硅或绝缘基体上,成为具有特定功能的电路,然后封装而成。集成电路是最能体现电子工业日新月异、飞速发展的一类电子器件。集成电路种类繁多,要想熟悉各种集成电路几乎是不可能的,实际上也没必要,但要了解一些基本的集成电路。

  集成电路按其结构和工艺方法的不同,可分为半导体集成电路、薄膜集成电路、厚膜集成电路和混合集成电路。其中发展最快、品种最多、应用最广的是半导体集成电路。

  用平面工艺(氧化、光刻、扩散、外延工艺)在半导体晶片上制成的电路称为半导体集成电路(也称为单片集成电路)。

  用厚膜工艺(真空蒸发、溅射)或薄膜工艺(丝网印刷、烧结)将电阻、电容等无源元件连接制作在同一片绝缘衬底上,再焊接上晶体管管芯,使其具有特定的功能,称作厚膜或薄膜集成电路。如果再装上单片集成电路,则成为混合集成电路。

  集成电路的封装可分为:金属外壳、陶瓷外壳和塑料外壳三类。其中较常见的是用陶瓷和塑料封装的单列直插式和双列直插式两种。

  金属封装的散热性能好,可靠性高,但安装使用不够方便,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。陶瓷封装的散热性差,体积小,成本低。塑料封装的最大特点是工艺简单、成本低,因而被广泛使用。

  随着集成电路品种规格的增加和集成度的提高,电路的封装已经成为一个专业性很强的工艺技术领域。现在,国内外的集成电路封装名称逐渐趋于一致,不论是陶瓷材料的还是塑料材料的,均按照集成电路的引脚布置形式来区分,常见集成电路的封装形式如图3-20所示。

  集成电路引脚排列顺序的标志一般有色点、凹槽、管键及封装时压出的圆形标志。对于双列直插集成块,引脚的识别方法是:将集成电路水平放置,引脚向下,标志在左边,左下角第一个引脚为1脚,然后逆时针方向数,依次为2,3,…,如图3-20所示。

  对于单列直插式集成电路也让引出脚朝下,标志朝左边,从左下角第一个引出脚到最后一个引出脚依次为1,2,3,…。

  集成电路是一种结构复杂、功能多、体积小、价格贵、安装与拆卸麻烦的电气器件,在选购、检测和使用中应十分小心。

  (5)在手工焊接电子产品时,一般应该最后装配焊接集成电路,不得使用大于45W的电烙铁,每次焊接时间不得超过10s。

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