电子产品工艺

第1章从工艺的角度认识电子元器件(2)1.4电子产品中常用的元器件（半导体器件）电子产品工艺第3版•书名：电子产品工艺第3版•书号：978-7-111-49504-8•作者：李水樊会灵•出版社：机械工业出版社教学目标1．掌握半导体等元器件的种类、符号、构造和命名；2．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，建立产品的成本、质量意识；会用万用表检测。1.4半导体分立器件1）二三极管的种类及封装2）命名：国内命名法、国外命名法3）二三极管的主要参数4）分立器件的选用1.常用半导体分立器件及其分类•半导体二极管(DIODE)•双极型晶体管(TRANSISTOR)•晶闸管•场效应晶体管(FET,FieldEffectTransistor)普通二极管齐纳二极管(稳压二极管ZENERDIODE)整流二极管三极管场效应管（MOSFET)晶闸管晶闸管•半导体二极管普通二极管：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；特殊二极管：微波二极管、变容二极管、雪崩二极管、SBD、TD、PIN、TVP管等；敏感二极管：光敏二极管、热敏二极管、压敏二极管、磁敏二极管；发光二极管。•双极型晶体管锗管：高频小功率管（合金型、扩散型），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β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：按照结构工艺分类，有PNP和NPN型。按照制造材料分类，有锗管和硅管。按照工作频率分类，有低频管（3MHz以下）和高频管（几百MHz以上）。按照集电极耗散的功率分类，有小功率管（1W以下）和大功率管（几十W以上）。场效应管是电压控制器件,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MΩ甚至几千MΩ；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：•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（GTO）；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国产半导体分立器件的型号命名（GB249-64）第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件电极数目用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用汉语拼音字母表示器件的类型用数字表示器件序号用汉语拼音字母表示规格号序号意义符号意义符号意义2二极管AN型锗材料P普通管BP型锗材料V微波管CN型硅材料W稳压管DP型硅材料C参量管3三极管APNP型锗材料U光电器件BNPN型锗材料K开关管CPNP型硅材料N阻尼管DNPN型硅材料X低频小功率管fT≤3MHz,Po1WE其它材料G高频小功率管fT≥3MHz，Po1WD低频大功率管,fT≤3MHz,Po≥1WA高频大功率管fT≥3MHz,Po≥1W注：场效应管、半导体特殊器件、复合管、PIN型管和激光器件的型号命名只有三、四、五部分。例如：三极管NPN型硅材料高频小功率管产品序号规格号3DG6C4.选用半导体分立器件的注意事项⑴二极管①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量。②允许使用小功率电烙铁进行焊接，焊接时间应该小于3~5秒。③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2mm。④安装二极管的位置尽可能不要靠近电路中的发热元件。⑤接入电路时要注意二极管的极性。⑵三极管①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，一般三极管应该距离印制板2~3mm以上。②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阻并减少腐蚀；要保证固定三极管的螺丝钉松紧一致。③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。⑶场效应管①结型场效应管和一般晶体三极管的使用注意事项相仿。②对于绝缘栅型场效应管，应该特别注意避免栅极悬空，即栅、源两极之间必须经常保持直流通路。1.4.7集成电路(IC，IntegrateCircuit）1）集成电路的分类：按工艺、按功能、按材料，数字、模拟2）集成电路的命名：国内、国外3）集成电路的封装：材料：金属、陶瓷、塑料形状：DIP、SOP、SOL、QFP、PLCC、BGA4）集成电路使用注意事项：电源、输入输出、防静电。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。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，与分立元器件组成的电路相比，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。1.集成电路的基本类别⑴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⑵按照基本单元核心器件分类•双极型集成电路•MOS型集成电路•双极-MOS型（BIMOS）集成电路•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）•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⑶按照集成度分类⑷按照电气功能分类•数字集成电路•模拟集成电路⑸按照通用或专用的程度分类•半专用也叫半定制集成电路（SCIC），是指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成电路。常见的半通用集成电路有门阵列（GA）、标准单元器件（CBIC）、可编程逻辑器件（PLD）、模拟阵列和数字-模拟混合阵列。可以分成通用型、半专用、专用等几个类型。•专用也叫定制集成电路（ASIC），是整机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集成电路。⑹按应用环境条件分类•军用级•工业级•商业（民用）级2.集成电路的型号与命名近年来，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自成系列，但除了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的。国产半导体集成电路的命名第一部分国家标准符号C意义中国制造第二部分器件类型符号THECFDWJBMuADDAS意义TTL电路HTL电路ECL电路CMOS电路线性放大器音响电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第三部分：数字序号：表示器件的系列和品种代号。已与国际接轨。第四、五部分：见书P16国产半导体集成电路的命名举例：国产CMOS电路双触发器工作温度0~70℃塑料双列直插封装CC4013CP国产线性放大器MOS输入运算放大器工作温度0~70℃塑料双列直插封装CF3140CP低功耗运算放大器CMOS双触发器3.集成电路的封装集成电路的封装，按材料基本分为金属、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装式两类。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高精度集成电路或大功率器件。⑵陶瓷封装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。扁平型双列直插型陶瓷PGA型⑶塑料封装TOPDIP（PlasticDualIn-linePackage）封装：PLCC厂商标志型号序号生产周期方向标识封装：QFP100（PlasticQuadFlatPackage）塑料方型扁平式封装厂商标志型号方向标识生产周期序号封装：BGA球栅阵列封装封装：SOP方向标识厂商标志序号生产周期元件型号PSIP（PlasticSingleIn-linePackage）⑷集成电路的引脚分布和计数缺口引脚计数起始使用集成电路的注意事项⑴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，既可以保证产品的可靠性，也有利于降低产品的成本。⑵正确使用①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±10％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，不得有高电压产生，否则将会击穿集成电路。②输入信号的电平不得超出集成电路电源电压的范围必要时，应在集成电路的输入端增加输入信号电平转换电路。③一般情况下，数字集成电路的多余输入端不允许悬空，否则容易造成逻辑错误。④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。当负载是继电器或发光二极管等需要大电流的元器件时，应该在集成电路的输出端增加驱动电路。⑤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，要注意调整零点漂移、防止信号堵塞、消除自激振荡。⑥商业级集成电路的使用温度一般在0~＋70℃之间。在系统布局时，应使集成电路尽量远离热源。⑦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45W的电烙铁，每次焊接时间不得超过1秒钟。⑧对于MOS集成电路，要特别防止栅极静电感应击穿。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，均须良好接地。当MOS电路的D-S电压加载时，若G输入端悬空，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，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（或负极）上。此外，在存储MOS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，防止外界电场将栅极击穿。小结今天要求掌握机电元件、半导体分立器件、集成电路、电声元件、光电器件等的主要技术参数；掌握器件的常用封装形式及集成电路使用注意事项；选用电声元件的注意事项；掌握静电对电子元器件的危害及防护措施。作业P.305，9，10小结今天要求掌握阻容元件的种类、符号、构造和命名；电容器、电感器、半导体器件的主要技术参数；根据用途选用阻容及电感元件。作业P.864、6