一、電阻
        電阻在電路中用“R”加數字表示,如:R1表示編號為1的電阻。電阻在電路中的主要作用為分流、限流、分壓、偏置等。

1、參數識別:
電阻的單位為歐姆(Ω,倍率單位有:千歐(,兆歐()等。換算方法是:
1兆歐=1000千歐=1000000
電阻的參數標註方法有3,即直標法、色標法和數標法。

a、數標法主要用於貼片等小體積的電路,如:
472 表示 47×100Ω(即4.7K; 104則表示100K

b、色環標註法使用 ,現舉例如下:
四色環電阻 五色環電阻(精密電阻)

2、電阻的色標位置和倍率關係如下表所示:
顏色 有效數字 倍率 允許偏差(%
銀色 / x0.01 ±10
金色 / x0.1 ±5
黑色 0 +0 /
棕色 1 x10 ±1
紅色 2 x100 ±2
橙色 3 x1000 /
黃色 4 x10000 /
綠色 5 x100000 ±0.5
藍色 6 x1000000 ±0.2
紫色 7 x10000000 ±0.1
灰色 8 x100000000 /
白色 9 x1000000000 /

表面安裝電阻器最初為矩形片狀,20世紀80年代初出現了圓柱形。隨著表面安裝器件(SMD)和機電元件等向集成化、多功能化方向發展,又出現了電阻網路(Resistol·Networks)、電容網路(Capacitor Networlks)、阻容混合網路、混合積體電路
關健字: SMT元器件,SMT電阻,SMT元件,SMT電阻
表面安裝電阻器和電位器

    表面安裝電阻器最初為矩形片狀,20世紀80年代初出現了圓柱形。隨著表面安裝器件(SMD)和機電元件等向集成化、多功能化方向發展,又出現了電阻網路(Resistol·Networks)、電容網路(Capacitor Networlks)、阻容混合網路、混合積體電路(Hybrid IC)等短小、扁平引腳的復合元器件。它與分立元器件相比,具有微小型化、無引腳(或扁平、矮小引腳)、尺寸標準化、特別適合在印製電路板上進行表面安裝等特點。

SMT電阻器和電位器包括:
矩形片式電阻器(0402、0603、0805、1206、2010等)

圓柱型固定電阻器:

小型固定電阻網路

片式電位器

 

電容

1、電容在電路中一般用“C”加數字表示(如C13表示編號為13的電容)。電容是由兩片金屬膜緊靠,中間用絕緣材料隔開組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。

電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小,電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗,它與交流信號的頻率和電容量有關。
容抗XC=1/2πf c (f表示交流信號的頻率,C表示電容容量)

電話機中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鉭電容和滌綸電容等。

2、識別方法:電容的識別方法與電阻的識別方法基本相同,分直標法、色標法和數標法3種。

電容的基本單位用法拉(F)表示,其他單位還有:毫法(mF)、微法(uF)、納法(nF)、皮法(pF)。
其中:1法拉=103毫法=106微法=109納法=1012皮法
容量大的電容其容量值在電容上直接標明,10 uF/16V
容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數位表示
字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 
數字表示法:一般用三位元數位表示容量大小,前兩位元表示有效數字,第三位元數字是倍率。
如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF

3、電容容量誤差表
F G J K L M
允許誤差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如:一瓷片電容為104J表示容量為0. 1 uF、誤差為±5%

片式多層陶瓷電容器(SMD)新生產工藝主要分為流延、絲印、疊膜、分割、引焊封裝。其採用絲印技術把可焊性好的導電材料直接絲印到陶瓷介質上,解決了可焊性及產品一致性的問題。新陶瓷電容生產工藝生產電容速度快、電容品質好、精度高、成本低、一致性好

SMD陶瓷電容資料
1NPOCOG)一類電介質,電氣性能電穩定,基本上不隨溫度、電壓與時間的改變而改變,適用於對穩定性要求高的高頻電路。可在電路中作溫度補償之用。
一般規律:容量小,精度高,溫漂小。
容量:0.5P-0.047UF  
精度:B=±0.1PF   C=±0.25PF       D=±0.25PF
F=±1%   G=±2%   J=±5%   K=±10%   M=±20%
注:BCD for c<10PF
溫漂:±30PPM/
注:PPM為百萬分之一。
耐焊性:
溫度:265± 5   時間:5±1S 覆蓋率:75%
2X7RX5R二類電介質,電性能較穩定,在溫度、電壓與時間改變時性能的變化不顯著,適用於隔直、偶合、旁路與對容量穩定性要求不高的鑑頻電路。由於這種電介質是一種強電介質,因而能造出容量比NPO介質更大的電容器。
一般規律:
容量:100PF~10UF
精度:J=±5%   K=±10%   M=±20%
溫漂:±15%
注:X7R一般用於高壓;X5R用於一般情況,較常用。
耐焊性:
溫度:265± 5   時間:5±1S 覆蓋率:75%
3Y5V三類電介質,具有較高的介電常數,常用於生產比容較大的、標稱容量較高的大容量電容器產品,介其容量穩定性較X7R差,容量、損耗對溫度、電壓等測試條件較敏感。
一般規律:
容量:1000PF~10UF
精度:M=±20%   S=+50/-20%   Z=+80/-20%   P=+100/-0%
溫漂:+30%~-80%
耐焊性:
溫度:265± 5   時間:5±1S 覆蓋率:75%

 

電容的特性

1:電容器是一種能儲存電荷的容器
它是由兩片靠得較近的金屬片,中間再隔以絕緣物質而組成的.按絕緣材料不同,可製成各種各樣的電容器.如:雲母.瓷介.紙介,電解電容器等.在構造上,又分為固定電容器和可變電容器.電容器對直流電阻力無窮大,即電容器具有隔直流作用.電容器對交流電的阻力受交流電頻率影響,即相同容量的電容器對不同頻率的交流電呈現不同的容抗.為開么會出現這些現象呢\'這是因為電容器是依靠它的充放電功能來工作的,如圖1,電源開關s未合上時.電容器的兩片金屬板和其它普通金屬板樣是不帶電的。當開關S合上時,如圖2所示,電容器正極板上的自由電子便被電源所吸引,並推送到負極板上面。由於電容器兩極板之間隔有絕緣材料,所以從正極板跑過來的自由電子便在負極板上面堆積起來.正極板便因電子減少而帶上正電,負極板便因電子逐漸增加而帶上負電。電容器兩個極板之間便有了電位差,當這個電位差與電源電壓相等時,電容器的充電就停上了.此時若將電源切斷,電容器仍能保持充電電壓。對已充電的電容器,如果我們用導線將兩個極板連接起來,由於兩極板間存在的電位差,電子便會通過導線,回到正極板上,直至兩極板間的電位差為零.電容器又恢復到不帶電的中性狀態,導線中也就沒電流了.電容器的放電過程如圖3所示.加在電容器兩個極板上的交流電頻率高,電容器的充放電次數增多;充放電電流也就增強;也就是說.電容器對於頻率高的交流電的阻礙作用就減小,即容抗小,反之電容器對頻率低的交流電產生的容抗大.對於同一頻率的交流電電.電容器的容量越大,容抗就越小,容量越小,容抗就越大.
2:電容器的參數與分類

在電子產品中,電容器是必不可少的電子器件,它在電子設備中充當整流器的平滑濾波、電源的退耦、交流信號的旁路、交直流電路的交流耦合等。由於電容器的類型和結構種類比較多,因此,我們不僅需要了解各類電容器的性能指標和一般特性,而且還必須了解在給定用途下各種元件的優缺點,以及機械或環境的限制條件等。這裡將對電容器的主要參數及其應用做簡單說明。
1. 標稱電容量( C R )。電容器產品標出的電容量值。雲母和陶瓷介質電容器的電容量較低(大約在 5000pF 以下);紙、塑料和一些陶瓷介質形式的電容器居中(大約在 0.005uF~1.0uF);通常電解電容器的容量較大。這是一個粗略的分類法。
2. 類別溫度範圍。電容器設計所確定的能連續工作的環境溫度範圍。該範圍取決于它相應類別的溫度極限值,如上限類別溫度、下限類別溫度、額定溫度(可以連續施加額定電壓的 環境溫度)等。
3. 額定電壓( U R )。在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下,可以連續施加在電容器上的 直流電壓或 交流電壓的有效值或脈衝電壓的峰值。電容器應用在高電壓場和時,必須注意電暈的影響。電暈是由於在介質/ 電極層之間存在空隙而產生的,它除了可以產生損坏設備的寄生信號外,還會導致電容器介質擊穿。在交流或脈動條件下,電暈特別容易發生。對於所有的電容器,在使用中應保証直流電壓與交流峰值電壓之和不得超過電容器的額定電壓。
4. 損耗角正切( tg )。在規定頻率的正弦電壓下,電容器的損耗功率除以電容器的無功功率為損耗角正切。在實際應用中,電容器並不是一個純電容,其內部還有等效電阻,它的簡化等效電路如附圖所示。對於電子設備來說,要求 RS 愈小愈好,也就是說要求損耗功率小,其與電容的功率的夾角要小。
5. 電容器的溫度特性。通常是以 20 基準溫度的電容量與有關溫度的電容量的百分比表示。
6. 使用壽命。電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小。主要原因是溫度加速化學反應而使介質隨時間退化。
7. 絕緣電阻。由於溫升引起電子活動增加,因此溫度升高將使絕緣電阻降低。
    電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類。其中固定電容器又可根據其介質材料分為雲母電容器、陶瓷電容器、紙/ 塑料薄膜電容器、
3:電容的類別和符號
電容的種類也很多,為了區別開來,也常用幾個拉丁字母來表示電容的類別,如圖1所示。 個字母C表示電容,第二個字母表示介質材料,第三個字母以後表示形狀、結構等。上圖是小型紙介電容,下圖是立式矩開密封紙介電容。表1列出電容的類別和符號。表2是常用電容的几項特性。 
4:電解電容極性的判別
不知道極性的電解電容可用萬用表的電阻擋測量其極性。
我們知道只有電解電容的正極接電源正(電阻擋時的黑表筆),負端接電源負(電阻擋時的紅表筆)時,電解電容的漏電流才小(漏電阻大)。反之,則電解電容的漏電流增加(漏電阻減小)。
 測量時,先假定某極為“ + ”極,讓其與萬用表的黑表筆相接,另一電極與萬用表的紅表筆相接,記下表針停止的刻度(表針靠左阻值大),然後將電容器放電(既兩根引線碰一下),兩隻表筆對調,重新進行測量。兩次測量中,表針 停留的位置靠左(阻值大)的那次,黑表筆接的就是電解電容的正極。
測量時 選用 R*100 R*1K 擋。 用萬用表判斷電容器質量
5:用萬用表判斷電容器質量 
視電解電容器容量大小,通常選用萬用表的 R×10 R×100 R×1K 擋進行測試判斷。紅、黑表筆分別接電容器的負極(每次測試前,需將電容器放電),由表針的偏擺來判斷電容器質量。若表針迅速向右擺起,然後慢慢向左退回原位,一般來說電容器是好的。如果表針擺起后不再迴轉,說明電容器已經擊穿。如果表針擺起后逐漸退回到某一位置停位,則說明電容器已經漏電。如果表針擺不起來,說明電容器電解質已經乾涸推失去容量。 
有些漏電的電容器,用上述方法不易準確判斷出好坏。當電容器的耐壓值大於萬用表內電池電壓值時,根據電解電容器正向充電時漏電電流小,反向充電時漏電電流大的特點,可採用R×10K 擋,對電容器進行反向充電,觀察表針停留處是否穩定(即反向漏電電流是否恆定),由此判斷電容器質量,準確度較高。黑表筆接電容器的負極,紅表筆接電容器的正極,表針迅速擺起,然後逐漸退至某處停留不動,則說明電容器是好的,凡是表針在某一位置停留不穩或停留后又逐漸慢慢向右移動的電容器已經漏電,不能繼續使用了。表針一般停留並穩定在 50 200K 刻度範圍內。
6:電容的用途

電容的用途非常多,主要有如下幾種:
1.隔直流:crm作用是阻止直流通過而讓交流通過。
2.旁路(去耦):saas為交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。
3.耦合:作為兩個電路之間的連接,展覽公司允許交流信號通過並傳輸到下一級電路
4.濾波:這個對DIY而言很重要,顯卡上的電容基本都是這個作用。
5.溫度補償:針對其它元件對溫度的適應性不夠帶來的影響,而進行補償,改善電路的穩定性。
6.計時:電容器與電阻器配合使用,確定電路的時間常數。
7.調諧:對與頻率相關的電路進行系統調諧,比如手機、收音機、電視機。
8.整流:在預定的時間展台設計開或者關半閉導體開關元件。
9.儲能:儲存電能,用於必須要的時候釋放。例如相機閃光燈,加熱設備等等。(如今某些電容的儲能水平已經接近鋰電池的水準,一個電容儲存的電能可以供一個手機使用一天。

 

貼片電容容值偏低的原因及解決方法

1、測試條件對測量結果的影響、

2、測量儀器的差異對測量結果的影響、

3、影響高容量電容容值測量偏低的因素,分析貼片電容容值偏低的原因,給出解決方法,首先考慮測量條件的問題。

 

  很多人都會犯的錯誤,就是亂使用測量儀器判斷貼片電容出現的問題,要想解決問題,首先要測試數據找到問題所在,下面進瑞電子為大家詳解貼片電容容值偏低的原因及解決方法。

 

 

1、測試條件對測量結果的影響

  首先考慮測量條件的問題,對於不同容值的貼片電容會採用不同的測試條件來測量容值,主要在測試電壓的設定和測試頻率的設定上有區別,下表所示為不同容值的量測條件:

 

電容

AC 電壓

頻率

 

容量>10μF

1.0± 0.2Vrms

120Hz

 

1000pF<容量≦10μF

1.0± 0.2Vrms

1kHz

 

容量≦ 1000pF

1.0± 0.2Vrms

1MHz

 


 

  2、測量儀器的差異對測量結果的影響

 

  大容量的電容(通常指1UF以上)測量時更容易出現容值偏低的現象,造成這種現象的主要原因是施加在電容兩端的實際電壓不能達到測試條件所需求的電壓,這是因為加在電容兩端的測試電壓由於儀器內部阻抗分壓的原因與實際顯示的設定電壓不一致。為了使測量結果誤差降到 ,我們建議將儀器調校並儘量把儀器的設定電壓跟實際加在電容兩端所測的電壓儘量調整,使實際于待測電容上輸的出電壓一致。

 

  注意: 上表中所示的電壓是指實際加在測試電容兩端的有效電壓(理想電壓)

  由於測試儀器的原因,加在電容兩端實際的輸出電壓與設定的測量電壓(理想電壓)實際上可能會有所出入。

 

  3、影響高容量電容容值測量偏低的因素

 

  (1) 測試儀器內部的阻抗之大小影響

  由於不同的測試儀器之間的內部阻抗都不同,造成儀器將總電壓分壓而使加在測試電容兩端的實際電壓變小。在實際的測試過程中,我們有必要先使用萬用表等工具測試夾具兩端的實際電壓,以確定加在測試貼片電容兩端的輸出電壓。

 

  (2)不同阻抗的測試儀器的輸出電壓對比如下:

   儀器內阻100Ω

   1V*(100Ω/(100Ω+16Ω))=0.86V

   10uF測試電容的兩端電壓:

   1V*(16Ω/(100Ω+16Ω))=0.14V

   平均電容值讀數:6-7uF

   儀器內阻 1.5Ω:

   1V*(1.5Ω/(1.5Ω+16Ω))=0.086V

   10uF測試電容兩端電壓:

   1V*(16Ω(1.5Ω+16Ω))=0.914V

   平均電容值讀數:9-10uF

 

  4. 測量環境條件對測量結果的影響

   貼片陶瓷電容系列產品被稱為非溫度補償性元件,即在不同的工作環境下,電容量會有比較顯著的變化,在不同的工作環境下,電容標稱值與實際容值之間的差異。例如,在40℃的測試容量將比25℃的測試容量低了接近20%。由此可見,在外部環境溫度比較高的情況下,電容容值的測試值就會顯得偏低。我們通常建議放置在20℃的環境下一段時間,使材料處於穩定的測試環境下在進行容值測試。

    5、貼片陶瓷電容產品材料老化現象
    材料老化是指電容的容值隨着時間降低的現象,這再所有以鐵電系材料做介電質的材料產品中均有發生,是一種自然的不可避免的現象。原因是因為內部晶體結構隨溫度和時間產生了變化導致了容值的下降,屬於可逆現象。當對老化的材料施加高于材料居里溫度段時間后(建議進行容值恢復所使用之條件為150℃/1hour),當環境溫度恢復到常溫后(常溫25℃下放置24小時),材料的分子結構將會回到原始的狀態。材料將由此開始老化的又一個循環,貼片電容的容值將恢復到正常規格之內。

    用以上方式驗証,把測試容量偏低的電容器浸在錫爐或者回流焊后,再進行測試,容值會恢復到正常範圍之間。

 

  提醒一下!貼片電容與其他電容不同,數據也有不同之處

 

 固態電容的特點

什麼是固態電容和液態電容呢。固態電容全稱為:固態鋁質電解電容。它與普通電容(即液態鋁質電解電容) 差別在於採用了不同的介電材料,液態鋁電容介電材料為電解液,而固態電容的介電材料則為導電性高分子。

那固態電容又好在哪裡呢?

長時間使用電腦的朋友,一定有過或者聽過由於主板電容導致電腦不穩定,甚至於主板電容爆裂的事情!那就是因為一方面主板在長時間使用中,過熱導致電解液受熱膨脹,導致電容失去作用甚至由於超過沸點導致膨脹爆裂!另一方面是,如果主板在長期不通電的情形下,電解液容易與氧化鋁形成化學反應,造成開機或通電時形成爆炸的現象。但是如果採用固態電容,就完全沒有這樣的隱患和危險了!

由於固態電容採用導電性高分子產品作為介電材料,該材料不會與氧化鋁產生作用,通電后不致于發生爆炸的現象;同時它為固態產品,自然也就不存在由於受熱膨脹導致爆裂的情況了。

固態電容的具體特點包括:

1、固定電壓和電流的使用壽命長;

2、低阻抗、低電子旋轉共振、高性能、高熱穩定性;

3、低阻抗-電阻沒有氣體或者液體的電解媒質;

4、超物理特性

5、比傳統氣態或者液體電解電容高500次的電氣傳導;

6、採用固態介電材料,根本不存在漏液及爆漿問題;

7、低阻抗:固態電容一般都可做到10毫歐

 

固態電容全稱為:固態鋁質電解電容,
固態電容的介電材料則為導電性高分子.該材料不會與氧化鋁產生作用,通電后不致于發生爆炸的現象.
固態電容具備環保、低阻抗、高低溫穩定、耐高紋波及高信賴度等優越特性,是目前電解電容產品中 階的產品

 

二極體的工作原理  
 

 

 半導體電子器件,有兩個PN結組成。
二極體容許電流向一特定方向流動,並阻止電流由相反方向流動。早期的二極體多使用真空管,後期則多使用半導體二極體。1911年英國的物理學家 William Henry Eccles結合di=''ode(fromodos)='通道'兩個拉丁字根的意思,造出二極體(diode)這個字來。
二極體在電路圖上的代表符號。左方為陽極,右方則為陰極 二極體不同種類特性.

開關二極體 ( SwitchingDiode)是一種開關作用的電子元件。二極體容許電流向一特定方向流動,並阻止電流由相反方向流動。PN之間一層高電阻的半導體層,使少數載子的積蓄效果增加,逆回覆時間也較長。利用順向偏壓時高頻率訊號較容易通過的性質,用於天線的頻帶切換以及高頻率開關。
定電壓二極體 (Reference Diode)(齊納二極體(ZenerDiode))被施加反方向電壓的場合,超過特定電壓時發生Zener降伏,與電流大小無關,得到一定的電壓之性質。利用此性質作成的元件。被用於作為電壓的基準。藉由添加不純物的種類、濃度,決定降伏電壓(破坏電壓)。另外,順方向的特性與一般的二極體相同

隧效應二極體 (tunnel diode)、江崎二極體(Esakidiode)、透納二極體是利用量子穿隧效應的作用,會出現順向電壓增加時流通的電流量反而減少的「負電阻」的現象。1957年由日本人江崎玲于奈發明。藉由調整不純物的濃度、在順向施加與Zenerbreakdown電壓相等的偏壓。 
發光二極體 (Light Emitting Diode.LED)是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等;隨著白光LED的出現,也被用作照明。它被譽為21世紀的新型光源,具有效率高,壽命長,不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。加正向電壓時,發光二極體能發出單色、不連續的光,這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分,可使發光二極體發出在近紫外線、可見光或紅外線的光。

光電二極體(photodiode)光線射入PN接合,P領域的電洞、N領域的電子集合,產生電壓(光電效應)。藉由測量此電壓或電流,可作為光感應器使用。有PNPIN、蕭特基、APD等類型。太陽電池也是利用此種效應。定電流二極體(CRD,Current RegulativeDiode)被施加順方向電壓的場合,無論電壓多少,可以得到一定的電流的元件。通常的電流容量在1~15mA的範圍。雖然被稱為二極體,但是構造、動作原理都與接合型電場效應電晶體相似。

變容二極體(variablecapacitance diodevaractordiode施加逆向電壓的場合,二極體PN接合的空乏層厚度會變化,利用靜電容量(接合容量)的變化的可變容量蓄電器。沒有機械零件所以可靠度高,廣氾應用於VCO或可變電壓濾波器,也是電視接收器和行動電話不可缺少的零件。蕭特基二極體(Schottky BarrierDiode)利用金屬和半導體二者的接合面的'蕭基 應'的整流作用。由於順向的電壓降較低,導通回復時間也短,適合用於高頻率的整流。一般而言漏電流較多,突波耐受度較低。也有針對此缺點做改善的品種推出。 


二極體特性二極體具有陽極(anode)和陰極(cathode)兩個端子(這些用語是來自于真空管),電流只能往單一方向流動。也就是說,電流可以從陽極流向陰極,不能從陰極流向陽極。這種作用就被稱之為整流作用。而在真空管內,藉由電極之間'ja:印加'加上的電壓讓熱電子從陰極到達陽極,因而有整流的作用。


半導體二極體中,有利用P型和N型兩種半導體接合面的PN接合效應,也有利用金屬與半導體接合產生的蕭基 應達成整流作用的類型。若是PN接合型的二極體,在P型側就是陽極,N型側則是陰極。順向偏壓(bias)二極體的陽極側施加正電壓,陰極側施加負電壓這樣就稱為順向偏壓。如此N型半導體被注入電子,P型半導體被注入電洞。這樣一來,讓主要載子過剩,空乏層縮小、消滅,正負載子在接合部附近結合併消滅。整體來看,電子從陰極流向陽極(電流則是由陽極流向陰極)。在這個領域,電流隨著偏壓的增加也急遽地增加。伴隨著電子與電洞的再結合,兩者所帶有的能量轉變為熱(和光)的形式被放出。另,能讓順向電流通過的必要電壓被稱為順向壓降。逆向偏壓在陽極側施加負電壓,就是逆向偏壓。這種情況下,因為N型區域被注入電洞,P型領域被注入電子,兩個領域內的主要載子都變為不足。因此結合部位的空乏層變得更大,內部的靜電場也更強,擴散電位也跟著變大。這個擴散電位與外部施加的電壓互相抵銷,讓逆向的電流更難以通過。而實際的元件雖然處於逆向偏壓狀態,也會有微小的逆向電流(漏電流、漂移電流)通過。而且當逆向的偏壓持續增加,也會發生隧道擊穿或雪崩倍增,發生急遽的電流增加。開始產生這種降伏現象的(逆向)電壓被稱為降伏電壓或崩潰電壓。超過降伏電壓以後,逆向電流急遽增加的領率,就被稱為降伏區(崩潰區)。在崩潰區內,電壓的變化比電流的小。


齊納二極體就積極地利用這個領域的動作特性,可以作為電壓源使用。

 

二極體的導電特性

    二極體最重要的特性就是單方嚮導電性。在電路中,電流只能從二極體的正極流入,負極流出。下面通過簡單的實驗說明二極體的正向特性和反向特性。

       1、正向特性

      在電子電路中,將二極體的正極接在高電位端,負極接在低電位端,二極體就會導通,這種連接方式,稱為正向偏置。必須說明,當加在二極體兩端的正向電壓很小時,二極體仍然不能導通,流過二極體的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數值(這一數值稱為“門檻電壓”,鍺管約為0.2V,矽管約為0.6V)以後,二極體才能直正導通。導通后二極體兩端的電壓基本上保持不變(鍺管約為0.3V,矽管約為0.7V),稱為二極體的“正向壓降”。

     2、反向特性

    在電子電路中,二極體的正極接在低電位端,負極接在高電位端,此時二極體中幾乎沒有電流流過,此時二極體處於截止狀態,這種連接方式,稱為反向偏置。二極體處於反向偏置時,仍然會有微弱的反向電流流過二極體,稱為漏電流。當二極體兩端的反向電壓增大到某一數值,反向電流會急劇增大,二極體將失去單方嚮導電特性,這種狀態稱為二極體的擊穿。

二極體的主要參數

    用來表示二極體的性能好坏和適用範圍的技術指標,稱為二極體的參數。不同類型的二極體有不同的特性參數。對初學者而言,必須了解以下幾個主要參數:

1、額定正向工作電流

是指二極體長期連續工作時允許通過的 正向電流值。因為電流通過管子時會使管芯發熱,溫度上升,溫度超過容許限度(矽管為140左右,鍺管為90左右)時,就會使管芯過熱而損坏。所以,二極體使用中不要超過二極體額定正向工作電流值。例如,常用的IN40014007型鍺二極體的額定正向工作電流為 1A

2、 反向工作電壓

加在二極體兩端的反向電壓高到一定值時,會將管子擊穿,失去單嚮導電能力。為了保証使用安全,規定了 反向工作電壓值。例如,IN4001二極體反向耐壓為50VIN4007反向耐壓為1000V

3、反向電流
反向電流是指二極體在規定的溫度和 反向電壓作用下,流過二極體的反向電流。反向電流越小,管子的單方嚮導電性能越好。值得注意的是反向電流與溫度有著密切的關係,大約溫度每升高10,反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極體,在25時反向電流若為250uA,溫度升高到35,反向電流將上升到500uA,依此類推,在75時,它的反向電流已達8mA,不僅失去了單方嚮導電特性,還會使管子過熱而損坏。又如,2CP10型矽二極體,25時反向電流僅為5uA,溫度升高到75時,反向電流也不過160uA。故矽二極體比鍺二極體在高溫下具有較好的穩定性。

測試二極體的好坏

    初學者在業餘條件下可以使用萬用表測試二極體性能的好坏。測試前先把萬用表的轉換開關撥到歐姆檔的RX1K檔位(注意不要使用RX1檔,以免電流過大燒坏二極體),再將紅、黑兩根表筆短路,進行歐姆調零。

1、正向特性測試

    把萬用表的黑表筆(表內正極)搭觸二極體的正極,,紅表筆(表內負極)搭觸二極體的負極。若表針不擺到0值而是停在標度盤的中間,這時的阻值就是二極體的正向電阻,一般正向電阻越小越好。若正向電阻為0值,說明管芯短路損坏,若正向電阻接近無窮大值,說明管芯斷路。短路和斷路的管子都不能使用。

2、反向特性測試

    把萬且表的紅表筆搭觸二極體的正極,黑表筆搭觸二極體的負極,若表針指在無窮大值或接近無窮大值,管子就是合格的。

二極體的應用

1、整流二極體

    利用二極體單嚮導電性,可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動直流電。

2、開關元件

    二極體在正向電壓作用下電阻很小,處於導通狀態,相當于一只接通的開關;在反向電壓作用下,電阻很大,處於截止狀態,如同一只斷開的開關。利用二極體的開關特性,可以組成各種邏輯電路。

3、限幅元件

    二極體正嚮導通后,它的正向壓降基本保持不變(矽管為0.7V,鍺管為0.3V)。利用這一特性,在電路中作為限幅元件,可以把信號幅度限制在一定範圍內。

4、繼流二極體

    在開關電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用。

5、檢波二極體

    在收音機中起檢波作用。

6、變容二極體

    使用於電視機的高頻頭中。

 

   什麼是場效應管?
   場效應晶體管(Field Effect Transistor縮寫(FET))簡稱場效應管。一般的晶體管是由兩種極性的載流子,即多數載流子和反極性的少數載流子參與導電,因此稱為雙極型晶體管,而FET僅是由多數載流子參與導電,它與雙極型相反,也稱為單極型晶體管。它屬於電壓控制型半導體器件,具有輸入電阻高(108~109Ω)、噪聲小、功耗低、動態範圍大、易於集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點,現已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強大競爭者。
  一、場效應管的分類
 
  場效應管分結型、絕緣柵型兩大類。結型場效應管(JFET)因有兩個PN結而得名,絕緣柵型場效應管(JGFET)則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。目前在絕緣柵型場效應管中,應用最為廣氾的是MOS場效應管,簡稱mos管(即金屬-氧化物-半導體場效應管MOSFET);此外還有PMOS、NMOS和VMOS功率場效應管,以及最近剛問世的πMOS場效應管、VMOS功率模塊等。
  按溝道半導體材料的不同,結型和絕緣柵型各分溝道和P溝道兩種。若按導電方式來劃分,場效應管又可分成耗盡型與增強型。結型場效應管均為耗盡型,絕緣柵型場效應管既有耗盡型的,也有增強型的。
  場效應晶體管可分為結場效應晶體管和MOS場效應晶體管。而MOS場效應晶體管又分為N溝耗盡型和增強型;P溝耗盡型和增強型四大類。
  二、場效應三極管的型號命名方法
  現行有兩種命名方法。
   種命名方法與雙極型三極管相同,第三位字母J代表結型場效應管,O代表絕緣柵場效應管。第二位字母代表 材料,D是P型硅,反型層是N溝道;C是N型硅P溝道。例如,3DJ6D是結型N溝道場效應三極管,3DO6C 是絕緣柵型N溝道場效應三極管。
  第二種命名方法是CS××#,CS代表場效應管,××以數字代表型號的序號,#用字母代表同一型號中的不同規格。例如CS14A、CS45G等。
  三、場效應管的參數
  場效應管的參數很多,包括直流參數、交流參數和極限參數,但一般使用時關注以下主要參數:
  1、I DSS — 飽和漏源電流。是指結型或耗盡型絕緣柵場效應管中,柵極電壓U GS=0時的漏源電流。
  2、UP
  工作在開關狀態下的三極管都可以叫開關管。三極管有PNP、NPN、單結晶體管等。

 


MOS 管的原理(場效應電晶體放大器)

 

 

 

 

雙極型電晶體把輸入端電流的微小變化放大后,在輸出端輸出一個大的電流變化。雙極型電晶體的增益就定義為輸出輸入電流之比(beta)。另一種電晶體,叫做場效應管(FET),把輸入電壓的變化轉化為輸出電流的變化。FET的增益等於它的transconductance 定義為輸出電流的變化和輸入電壓變化之比。

   場效應管的名字也來源於它的輸入端(稱為gate)通過投影一個電場在一個絕緣層上來影響流過電晶體的電流。事實上沒有電流流過這個絕緣體,所以FET管的GATE電流非常小。最普通的FET用一薄層二氧化矽來作為GATE極下的絕緣體。這種電晶體稱為金屬氧化物半導體(MOS)電晶體,或,金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET)。因為MOS管更小更省電,所以他們已經在很多應用場合取代了雙極型電晶體
 

1、場效應電晶體具有較高輸入阻抗和低雜訊等優點,因而也被廣氾應用於各種電子設備中。尤其用場效管做整個電子設備的輸入級,可以獲得一般電晶體很難達到的性能。

2、場效應管分成結型和絕緣柵型兩大類,其控制原理都是一樣的。如圖 1-1-1 是兩種型號的表示符號:

3、場效應管與電晶體的比較
1)場效應管是電壓控制元件,而電晶體是電流控制元件。在只允許從信號源取較少電流的情況下,應選用場效應管;而在信號電壓較低,又允許從信號源取較多電流的條件下,應選用電晶體。
2)場效應管是利用多數載流子導電,所以稱之為單極型器件,而電晶體是即有多數載流子,也利用少數載流子導電。被稱之為雙極型器件。
3)有些場效應管的源極和漏極可以互換使用,柵壓也可正可負,靈活性比電晶體好。
4)場效應管能在很小電流和很低電壓的條件下工作,而且它的製造工藝可以很方便地把很多場效應管集成在一塊矽片上,因此場效應管在大型積體電路中得到了廣氾的應用

 

MOSFET與IGBT的區別

1、由於MOSFET的結構,通常它可以做到電流很大,可以到上KA,但耐壓能力沒有IGBT強。2、IGBT可以做很大功率,電流和電壓都可以,就是一點頻率不是太高,目前IGBT硬開關速度可以到100KHZ,那已經是不錯了。不過相對於MOSFET的工作頻率還是九牛一毛,MOSFET可以工作到几百KHZ,上MHZ,以至几十MHZ。
3、就其應用:根據其特點MOSFET應用於開關電源,鎮流器,高頻感應加熱;高頻逆變焊機;通信電源等等高頻電源領域;IGBT集中應用於焊機,逆變器,變頻器,電鍍電解電源,超音頻感應加熱等領域。
開關電源(SMPS) 的性能在很大程度上依賴於功率半導體器件的選擇,即開關管和整流器。
雖然沒有萬全的方案來解決選擇IGBT還是MOSFET的問題,但針對特定SMPS應用中的IGBT 和MOSFET進行性能比較,確定關鍵參數的範圍還是能起到一定的參考作用。
本文將對一些參數進行探討,如硬開關和軟開關ZVS(零電壓轉換) 拓扑中的開關損耗,並對電路和器件特性相關的三個主要功率開關損耗—導通損耗、傳導損耗和關斷損耗進行描述。此外,還通過舉例說明二極管的恢復特性是決定MOSFET 或 IGBT導通開關損耗的主要因素,討論二極管恢復性能對於硬開關拓撲的影響。
導通損耗
除了IGBT的電壓下降時間較長外,IGBT和功率MOSFET的導通特性十分類似。由基本的IGBT等效電路(見圖1)可看出,完全調節PNP BJT集電極基極區的少數載流子所需的時間導致了導通電壓拖尾出現。

這種延遲引起了類飽和效應,使集電極/發射極電壓不能立即下降到其VCE(sat)值。這種效應也導致了在ZVS情況下,在負載電流從組合封裝的反向並聯二極管轉換到IGBT的集電極的瞬間,VCE電壓會上升。IGBT產品規格書中列出的Eon能耗是每一轉換週期Icollector與VCE乘積的時間積分,單位為焦耳,包含了與類飽和相關的其他損耗。其又分為兩個Eon能量參數,Eon1和Eon2。Eon1是沒有包括與硬開關二極管恢復損耗相關能耗的功率損耗;Eon2則包括了與二極管恢復相關的硬開關導通能耗,可通過恢復與IGBT組合封裝的二極管相同的二極管來測量,典型的Eon2測試電路如圖2所示。IGBT通過兩個脈衝進行開關轉換來測量Eon。 個脈衝將增大電感電流以達致所需的測試電流,然後第二個脈衝會測量測試電流在二極管上恢復的Eon損耗。

在硬開關導通的情況下,柵極驅動電壓和阻抗以及整流二極管的恢復特性決定了Eon開關損耗。對於像傳統CCM升壓PFC電路來說,升壓二極管恢復特性在Eon (導通) 能耗的控制中極為重要。除了選擇具有最小Trr和QRR的升壓二極管之外,確保該二極管擁有軟恢復特性也非常重要。軟化度,即tb/ta比率,對開關器件產生的電氣噪聲和電壓尖脈衝有相當的影響。某些高速二極管在時間tb內,從IRM(REC)開始的電流下降速率(di/dt)很高,故會在電路寄生電感中產生高電壓尖脈衝。這些電壓尖脈衝會引起電磁干擾(EMI),並可能在二極管上導致過高的反向電壓。
在硬開關電路中,如全橋和半橋拓扑中,與IGBT組合封裝的是快恢復管或MOSFET體二極管,當對應的開關管導通時二極管有電流經過,因而二極管的恢復特性決定了Eon損耗。所以,選擇具有快速體二極管恢復特性的MOSFET十分重要。不幸的是,MOSFET的寄生二極管或體二極管的恢復特性比業界目前使用的分立二極管要緩慢。因此,對於硬開關MOSFET應用而言,體二極管常常是決定SMPS工作頻率的限制因素。
一般來說,IGBT組合封裝二極管的選擇要與其應用匹配,具有較低正向傳導損耗的較慢型超快二極管與較慢的低VCE(sat)電機驅動IGBT組合封裝在一起。相反地,軟恢復超快二極管,可與高頻SMPS2開關模式IGBT組合封裝在一起。
除了選擇正確的二極管外,設計人員還能夠通過調節柵極驅動導通源阻抗來控制Eon損耗。降低驅動源阻抗將提高IGBT或MOSFET的導通di/dt及減小Eon損耗。Eon損耗和EMI需要折中,因為較高的di/dt會導致電壓尖脈衝、輻射和傳導EMI增加。為選擇正確的柵極驅動阻抗以滿足導通di/dt 的需求,可能需要進行電路內部測試與驗証,然後根據MOSFET轉換曲線可以確定大概的值 (見圖3)。
假定在導通時,FET電流上升到10A,根據圖3中25℃的那條曲線,為了達到10A的值,柵極電壓必須從5.2V轉換到6.7V,平均GFS為10A/(6.7V-5.2V)=6.7mΩ。

公式1 獲得所需導通di/dt的柵極驅動阻抗
把平均GFS值運用到公式1中,得到柵極驅動電壓Vdrive=10V,所需的 di/dt=600A/μs,FCP11N60典型值VGS(avg)=6V,Ciss=1200pF;於是可以計算出導通柵極驅動阻抗為37Ω。由於在圖3的曲線中瞬態GFS值是一條斜線,會在Eon期間出現變化,意味着di/dt也會變化。呈指數衰減的柵極驅動電流Vdrive和下降的Ciss作為VGS的函數也進入了該公式,表現具有令人驚訝的線性電流上升的總體效應。


同樣的,IGBT也可以進行類似的柵極驅動導通阻抗計算,VGE(avg) 和GFS可以通過IGBT的轉換特性曲線來確定,並應用VGE(avg)下的CIES值代替Ciss。計算所得的IGBT導通柵極驅動阻抗為100Ω,該值比前面的37Ω高,表明IGBT GFS較高,而CIES較低。這裡的關鍵之處在於,為了從MOSFET轉換到IGBT,必須對柵極驅動電路進行調節。
傳導損耗需謹慎
在比較額定值為600V的器件時,IGBT的傳導損耗一般比相同芯片大小的600 V MOSFET少。這種比較應該是在集電極和漏極電流密度可明顯感測,並在指明最差情況下的工作結溫下進行的。例如,FGP20N6S2 SMPS2 IGBT 和 FCP11N60 SuperFET均具有1℃/W的RθJC值。圖4顯示了在125℃的結溫下傳導損耗與直流電流的關係,圖中曲線表明在直流電流大於2.92A后,MOSFET的傳導損耗更大。

不過,圖4中的直流傳導損耗比較不適用於大部分應用。同時,圖5中顯示了傳導損耗在CCM (連續電流模式)、升壓PFC電路,125℃的結溫以及85V的交流輸入電壓Vac和400 Vdc直流輸出電壓的工作模式下的比較曲線。圖中,MOSFET-IGBT的曲線相交點為2.65A RMS。對PFC電路而言,當交流輸入電流大於2.65A RMS時,MOSFET具有較大的傳導損耗。2.65A PFC交流輸入電流等於MOSFET中由公式2計算所得的2.29A RMS。MOSFET傳導損耗、I2R,利用公式2定義的電流和MOSFET 125℃的RDS(on)可以計算得出。把RDS(on)隨漏極電流變化的因素考慮在內,該傳導損耗還可以進一步精確化,這種關係如圖6所示。

一篇名為“如何將功率MOSFET的RDS(on)對漏極電流瞬態值的依賴性包含到高頻三相PWM逆變器的傳導損耗計算中”的IEEE文章描述了如何確定漏極電流對傳導損耗的影響。作為ID之函數,RDS(on)變化對大多數SMPS拓撲的影響很小。例如,在PFC電路中,當FCP11N60 MOSFET的峰值電流ID為11A——兩倍于5.5A (規格書中RDS(on) 的測試條件) 時,RDS(on)的有效值和傳導損耗會增加5%。
在MOSFET傳導極小占空比的高脈衝電流拓扑結構中,應該考慮圖6所示的特性。如果FCP11N60 MOSFET工作在一個電路中,其漏極電流為占空比7.5%的20A脈衝 (即5.5A RMS),則有效的RDS(on)將比5.5A(規格書中的測試電流)時的0.32歐姆大25%。

公式2 CCM PFC電路中的RMS電流
式2中,Iacrms是PFC電路RMS輸入電流;Vac是PFC電路RMS輸入電壓;Vout是直流輸出電壓。
在實際應用中,計算IGBT在類似PFC電路中的傳導損耗將更加複雜,因為每個開關週期都在不同的IC上進行。IGBT的VCE(sat)不能由一個阻抗表示,比較簡單直接的方法是將其表示為阻抗RFCE串聯一個固定VFCE電壓,VCE(ICE)=ICE×RFCE+VFCE。於是,傳導損耗便可以計算為平均集電極電流與VFCE的乘積,加上RMS集電極電流的平方,再乘以阻抗RFCE。
圖5中的示例僅考慮了CCM PFC電路的傳導損耗,即假定設計目標在維持最差情況下的傳導損耗小於15W。以FCP11N60 MOSFET為例,該電路被限制在5.8A,而FGP20N6S2 IGBT可以在9.8A的交流輸入電流下工作。它可以傳導超過MOSFET 70% 的功率。
雖然IGBT的傳導損耗較小,但大多數600V IGBT都是PT (穿透) 型器件。PT器件具有NTC (負溫度係數)特性,不能並聯分流。或許,這些器件可以通過匹配器件VCE(sat)、VGE(TH) (柵射閾值電壓) 及機械封裝以有限的成效進行並聯,以使得IGBT芯片們的溫度可以保持一致的變化。相反地,MOSFET具有PTC (正溫度係數),可以提供良好的電流分流。
關斷損耗 —問題尚未結束
在硬開關、鉗位感性電路中,MOSFET的關斷損耗比IGBT低得多,原因在於IGBT 的拖尾電流,這與清除圖1中PNP BJT的少數載流子有關。圖7顯示了集電極電流ICE和結溫Tj的函數Eoff,其曲線在大多數IGBT數據表中都有提供。這些曲線基於鉗位感性電路且測試電壓相同,並包含拖尾電流能量損耗。

圖2顯示了用於測量IGBT Eoff的典型測試電路, 它的測試電壓,即圖2中的VDD,因不同製造商及個別器件的BVCES而異。在比較器件時應考慮這測試條件中的VDD,因為在較低的VDD鉗位電壓下進行測試和工作將導致Eoff能耗降低。
降低柵極驅動關斷阻抗對減小IGBT Eoff損耗影響極微。如圖1所示,當等效的多數載流子MOSFET關斷時,在IGBT少數載流子BJT中仍存在存儲時間延遲td(off)I。不過,降低Eoff驅動阻抗將會減少米勒電容CRES和關斷VCE的dv/dt造成的電流注到柵極驅動迴路中的風險,避免使器件重新偏置為傳導狀態,從而導致多個產生Eoff的開關動作。
ZVS和ZCS拓扑在降低MOSFET和IGBT的關斷損耗方面很有優勢。不過ZVS的工作優點在IGBT中沒有那麼大,因為當集電極電壓上升到允許多餘存儲電荷進行耗散的電勢值時,會引發拖尾衝擊電流Eoff。ZCS拓扑可以提升 IGBT Eoff性能。正確的柵極驅動順序可使IGBT柵極信號在第二個集電極電流過零點以前不被清除,從而顯著降低IGBT ZCS Eoff 。
MOSFET的Eoff能耗是其米勒電容Crss、柵極驅動速度、柵極驅動關斷源阻抗及源極功率電路路徑中寄生電感的函數。該電路寄生電感Lx (如圖8所示) 產生一個電勢,通過限制電流速度下降而增加關斷損耗。在關斷時,電流下降速度di/dt由Lx和VGS(th)決定。如果Lx=5nH,VGS(th)=4V,則 電流下降速度為VGS(th)/Lx=800A/μs。

總結
在選用功率開關器件時,並沒有萬全的解決方案,電路拓扑、工作頻率、環境溫度和物理尺寸,所有這些約束都會在做出 選擇時起着作用。
在具有最小Eon損耗的ZVS 和 ZCS應用中,MOSFET由於具有較快的開關速度和較少的關斷損耗,因此能夠在較高頻率下工作。
對硬開關應用而言,MOSFET寄生二極管的恢復特性可能是個缺點。相反,由於IGBT組合封裝內的二極管與特定應用匹配, 的軟恢復二極管可與更高速的SMPS器件相配合。
后語
MOSFE和IGBT是沒有本質區別的,人們常問的“是MOSFET好還是IGBT好”這個問題本身就是錯誤的。至於我們為何有時用MOSFET,有時又不用MOSFET而採用IGBT,不能簡單的用好和坏來區分,來判定,需要用辯証的方法來考慮這個問題。
 

 

 半導體製造基本概念

  • 晶圓(Wafer)
  晶圓(Wafer)的生產由砂即(二氧化硅)開始,經由電弧爐的提煉還原成 冶煉級的硅,再經由鹽酸氯化,產生三氯化硅,經蒸餾純化后,透過慢速分解過程,製成棒狀或粒狀的「多晶硅」。一般晶圓製造廠,將多晶硅融解后,再利用硅晶種慢慢拉出單晶硅晶棒。一支85公分長,重76.6公斤的8吋硅晶棒,約需2天半時間長成。經研磨、拋光、切片后,即成半導體之原料晶圓片。
  光學顯影
  光學顯影是在光阻上經過曝光和顯影的程序,把光罩上的圖形轉換到光阻下面的薄膜層或硅晶上。光學顯影主要包含了光阻塗布、烘烤、光罩對準、 曝光和顯影等程序。小尺寸之顯像分辨率,更在 IC 製程的進步上,扮演着最關鍵的角色。由於光學上的需要,此段製程之照明採用偏黃色的可見光。因此俗稱此區為 黃光區。
  干式蝕刻技術
  在半導體的製程中,蝕刻被用來將某種材質自晶圓表面上移除。干式蝕刻(又稱為電漿蝕刻)是目前最常用的蝕刻方式,其以氣體作為主要的蝕刻媒介,並藉由電漿能量來驅動反應。
  電漿對蝕刻製程有物理性與化學性兩方面的影響。首先,電漿會將蝕刻氣體分子分解,產生能夠快速蝕去材料的高活性分子。此外,電漿也會把這些化學成份離子化,使其帶有電荷。
  晶圓系置於帶負電的陰極之上,因此當帶正電荷的離子被陰極吸引並加速向陰極方向前進時,會以垂直角度撞擊到晶圓表面。芯片製造商即是運用此特性來獲得 的垂直蝕刻,而後者也是干式蝕刻的重要角色。
  基本上,隨着所欲去除的材質與所使用的蝕刻化學物質之不同,蝕刻由下列兩種模式單獨或混會進行:
  1. 電漿內部所產生的活性反應離子與自由基在撞擊晶圓表面后,將與某特定成份之表面材質起化學反應而使之氣化。如此即可將表面材質移出晶圓表面,並透過抽氣動作將其排出。
  2. 電漿離子可因加速而具有足夠的動能來扯斷薄膜的化學鍵,進而將晶圓表面材質分子一個個的打擊或濺擊(sputtering)出來。
  化學氣相沉積技術
  化學氣相沉積是製造微電子組件時,被用來沉積出某種薄膜(film)的技術,所沉積出的薄膜可能是介電材料(絕緣體)(dielectrics)、導體、或半導體。在進行化學氣相沉積製程時,包含有被沉積材料之原子的氣體,會被導入受到嚴密控制的製程反應室內。當這些原子在受熱的昌圓表面上起化學反應時,會在晶圓表面產生一層固態薄膜。而此一化學反應通常必須使用單一或多種能量源(例如熱能或無線電頻率功率)。
  CVD製程產生的薄膜厚度從低於0.5微米到數微米都有,不過最重要的是其厚度都必須足夠均勻。較為常見的CVD薄膜包括有:
  ■ 二氣化硅(通常直接稱為氧化層)
  ■ 氮化硅
  ■ 多晶硅
  ■ 耐火金屬與這類金屬之其硅化物
  可作為半導體組件絕緣體的二氧化硅薄膜與電漿氮化物介電層(plasmas nitride dielectrics)是目前CVD技術最廣氾的應用。這類薄膜材料可以在芯片內部構成三種主要的介質薄膜:內層介電層(ILD)、內金屬介電層(IMD)、以及保護層。此外、金層化學氣相沉積(包括鎢、鋁、氮化鈦、以及其它金屬等)也是一種熱門的CVD應用。
  物理氣相沉積技術
  如其名稱所示,物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition)主要是一種物理製程而非化學製程。此技術一般使用氬等鈍氣,藉由在高真空中將氬離子加速以撞擊濺鍍靶材后,可將靶材原子一個個濺擊出來,並使被濺擊出來的材質(通常為鋁、鈦或其合金)如雪片般沉積在晶圓表面。製程反應室內部的高溫與高真空環境,可使這些金屬原子結成晶粒,再透過微影圖案化(patterned)與蝕刻,來得到半導體組件所要的導電電路。
  解離金屬電漿(IMP)物理氣相沉積技術
  解離金屬電漿是最近發展出來的物理氣相沉積技術,它是在目標區與晶圓之間,利用電漿,針對從目標區濺擊出來的金屬原子,在其到達晶圓之前,加以離子化。離子化這些金屬原子的目的是,讓這些原子帶有電價,進而使其行進方向受到控制,讓這些原子得以垂直的方嚮往晶圓行進,就像電漿蝕刻及化學氣相沉積製程。這樣做可以讓這些金屬原子針對極窄、極深的結構進行溝填,以形成極均勻的表層,尤其是在 層的部份。
  高溫製程
  多晶硅(poly)通常用來形容半導體晶體管之部分結構:至於在某些半導體組件上常見的磊晶硅(epi)則是長在均勻的晶圓結晶表面上的一層純硅結晶。多晶硅與磊晶硅兩種薄膜的應用狀況雖然不同,卻都是在類似的製程反應室中經高溫(600℃至1200℃)沉積而得。
  即使快速高溫製程(Rapid Thermal Processing, RTP)之工作溫度範圍與多晶硅及磊晶硅製程有部分重疊,其本質差異卻極大。RTP並不用來沈積薄膜,而是用來修正薄膜性質與製程結果。RTP將使晶圓曆經極為短暫且精確控制高溫處理過程,這個過程使晶圓溫度在短短的10至20秒內可自室溫升到1000℃。RTP通常用於回火製程(annealing),負責控制組件內摻質原子之均勻度。此外RTP也可用來硅化金屬,及透過高溫來產生含硅化之化合物與硅化鈦等。 的發展包括,使用快速高溫製程設備在晶極重要的區域上,精確地沉積氧及氮薄膜。
  離子植入技術
  離子植入技術可將摻質以離子型態植入半導體組件的特定區域上,以獲得精確的電子特性。這些離子必須先被加速至具有足夠能量與速度,以穿透(植入)薄膜,到達預定的植入深度。離子植入製程可對植入區內的摻質濃度加以精密控制。基本上,此摻質濃度(劑量)系由離子束電流(離子束內之總離子數)與掃瞄率(晶圓通過離子束之次數)來控制,而離子植入之深度則由離子束能量之大小來決定。
  化學機械研磨技術
  化學機械研磨技術(Chemical Mechanical Polishing, CMP)兼其有研磨性物質的機械式研磨與酸碱溶液的化學式研磨兩種作用,可以使晶圓表面達到全面性的平坦化,以利後續薄膜沉積之進行。
在CMP製程的硬設備中,研磨頭被用來將晶圓壓在研磨墊上並帶動晶圓旋轉,至於研磨墊則以相反的方向旋轉。在進行研磨時,由研磨顆粒所構成的研漿會被置於晶圓與研磨墊間。影響CMP製程的變量包括有:研磨頭所施的壓力與晶圓的平坦度、晶圓與研磨墊的旋轉速度、研漿與研磨顆粒的化學成份、溫度、以及研磨墊的材質與磨損性等等。
  製程監控
  在下個製程階段中,半導體商用CD-SEM來量測芯片內次微米電路之微距,以確保製程之正確性。一般而言,只有在微影圖案(photolithographic patterning)與後續之蝕刻製程執行后,纔會進行微距的量測。
  光罩檢測(Retical Inspection)
光罩是高精密度的石英平板,是用來製作晶圓上電子電路圖像,以利集成電路的製作。光罩必須是完美無缺,才能呈現完整的電路圖像,否則不完整的圖像會被複製到晶圓上。光罩檢測機台則是結合影像掃描技術與 的影像處理技術,捕捉圖像上的缺失。當晶圓從一個製程往下個製程進行時,圖案晶圓檢測系統可用來檢測出晶圓上是否有瑕疵包括有微塵粒子、斷線、短路、以及其它各式各樣的問題。此外,對已印有電路圖案的圖案晶圓成品而言,則需要進行深次微米範圍之瑕疵檢測。一般來說,圖案晶圓檢測系統系以白光或雷射光來照射晶圓表面。再由一或多組偵測器接收自晶圓表面繞射出來的光線,並將該影像交由高功能軟件進行底層圖案消除,以辨識併發現瑕疵。
  切   割
  晶圓經過所有的製程處理及測試后,切割成壹顆顆的IC。舉例來說:以0.2 微米製程技術生產,每片八吋晶圓上可製作近六百顆以上的64M DRAM。
  封   裝
  製程處理的 一道手續,通常還包含了打線的過程。以金線連接芯片與導線架的線路,再封裝絕緣的塑料或陶瓷外殼,並測試IC功能是否正常。由於切割與封裝所需技術層面比較不高, 因此常成為一般業者用以介入半導體工業之切入點。
  300mm
  為協助晶圓製造廠克服300mm晶圓生產的挑戰,應用材料提供了業界最完整的解決方案。不但擁有種類齊全的300mm晶圓製造系統,提供 服務與支持組織,還掌握 製程與製程整合的技術經驗;從降低風險、增加成效,加速量產時程,到協助達成 生產力,將營運成本減到 等,以滿足晶圓製造廠所有的需求。
  應用材料的300mm全方位解決方案,完整的產品線為:
  高溫處理及離子植入設備(Thermal Processes and Implant)
  介質化學氣相沉積(DCVD:Dielectric Chemical Vapor Deposition)
  金屬沉積(Metal Deposition)
  蝕刻(Etch)
  化學機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)
  檢視與量測(Inspection & Metrology)
  製造執行系統(MES:Manufacturing Execution System)
  服務與支持(Service & Support)
  銅製程技術
  在傳統鋁金屬導線無法突破瓶頸之情況下,經過多年的研究發展,銅導線已經開始成為半導體材料的主流,由於銅的電阻值比鋁還小,因此可在較小的面積上承載較大的電流,讓廠商得以生產速度更快、電路更密集,且效能可提升約30-40%的芯片。亦由於銅的抗電子遷移(electro-migration)能力比鋁好,因此可減輕其電移作用,提高芯片的可靠度。在半導體製程設備供貨商中,只有應用材料公司能提供完整的銅製程全方位解決方案與技術,包括薄膜沉積、蝕刻、電化學電鍍及化學機械研磨等。
  應用材料公司的銅製程全方位解決方案
  在半導體組件中製造銅導線,牽涉不僅是銅的沉積,還需要一系列完整的製程步驟,並加以仔細規劃,以便發揮 效能。應用材料公司為發展銅製程相關技術,已與重要客戶合作多年,具有豐富的經驗;此外在半導體製程設備所有供貨商中,也只有應用材料公司能夠提供銅導線結構的完整製程技術,包括薄膜沉積、蝕刻、電化學電鍍及化學機械研磨等


三極管的原理及作用
半導體電子器件,有兩個 PN 結組成,可以對電流起放大作用,有 3 個引腳,分別為集電極( c) ,基極( b) ,發射極( e . PNP NPN 型兩種,以材料分有矽材料和鍺材料兩種。
1. 概念 :

半導體三極管也稱雙極型電晶體 , 晶體三極管 , 簡稱三極管 , 是一種電流控制電流的半導體器件 .

作用 : 把微弱信號放大成輻值較大的電信號 , 也用作無觸點開關 .

2.
三極管的分類 :

a. 按材質分 : 矽管、鍺管

b.
按結構分 : NPN PNP

c.
按功能分 : 開關管、功率管、達林頓管、光敏管等 .

3. 晶體三極管的結構和類型 :

晶體三極管,是半導體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結,兩個PN結把正塊半導體分成三部分,中間部分是基區,兩側部分是發射區和集電區,排列方式有PNP和NPN兩種,從三個區引出相應的電極,分別為基極b發射極e和集電極c。發射區和基區之間的PN結叫發射結,集電區和基區之間的PN結叫集電極。基區很薄,而發射區較厚,雜質濃度大,PNP型三極管發射區"發射"的是空穴,其移動方向與電流方向一致,故發射極箭頭向里;NPN型三極管發射區"發射"的是自由電子,其移動方向與電流方向相反,故發射極箭頭向外。發射極箭頭向外。發射極箭頭指向也是PN結在正向電壓下的導通方向。矽晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型.

4. 三極管的主要參數 :

a. 特徵頻率 fT: f= fT , 三極管完全失去電流放大功能 . 如果工作頻率大於 fT, 電路將不正常工作 .

b.
工作電壓 / 電流 : 用這個參數可以指定該管的電壓電流使用範圍 .

c. hFE:
電流放大倍數 .

d. VCEO:
集電極發射極反向擊穿電壓 , 表示臨界飽和時的飽和電壓 .

e. PCM:
允許耗散功率 .

f.
封裝形式:指定該管的外觀形狀 , 如果其他參數都正確,封裝不同將導致元件無法在 .

5. 晶體三極管的電流放大作用

晶體三極管具有電流放大作用,其實質是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將 ΔIc/ΔIb 的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數,用符號 “β” 表示。電流放大倍數對於某一只三極管來說是一個定值,但隨著三極管工作時基極電流的變化也會有一定的改變。

6. 晶體三極管的三種工作狀態

截止狀態:當加在三極管發射結的電壓小於 PN 結的導通電壓,基極電流為零,集電極電流和發射極電流都為零,三極管這時失去了電流放大作用,集電極和發射極之間相當于開關的斷開狀態,我們稱三極管處於截止狀態。

放大狀態:當加在三極管發射結的電壓大於 PN 結的導通電壓,並處於某一恰當的值時,三極管的發射結正向偏置,集電結反向偏置,這時基極電流對集電極電流起著控製作用,使三極管具有電流放大作用,其電流放大倍數 β ΔIc/ΔIb ,這時三極管處放大狀態。

飽和導通狀態:當加在三極管發射結的電壓大於 PN 結的導通電壓,並當基極電流增大到一定程度時,集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大,而是處於某一定值附近不怎麼變化,這時三極管失去電流放大作用,集電極與發射極之間的電壓很小,集電極和發射極之間相當于開關的導通狀態。三極管的這種狀態我們稱之為飽和導通狀態。

根據三極管工作時各個電極的電位高低,就能判別三極管的工作狀態,因此,電子維修人員在維修過程中,經常要拿多用電表測量三極管各腳的電壓,從而判別三極管的工作情況和工作狀態。

7. 三極管的封裝形式和管腳識別

常用三極管的封裝形式有金屬封裝和塑膠封裝兩大類,引腳的排列方式具有一定的規律,

底視圖位置放置,使三個引腳構成等腰三角形的頂點上,從左向右依次為 e bc ;對於中小功率塑膠三極管按圖使其平面朝向自己,三個引腳朝下放置,則從左到右依次為 e b c 。三極管只有兩種類型,即 PNP 型和 NPN 型。判別時只要知道基極是 P 型材料還 N 型材料即可。當用多用電表 R×1k 擋時,黑表筆代表電源正極,如果黑表筆接基極時導通,則說明三極管的基極為 P 型材料,三極管即為 NPN 型。如果紅表筆接基極導通,則說明三極管基極為 N 型材料,三極管即為 PNP 型。

目前,國內各種類型的晶體三極管有許多種,管腳的排列不盡相同,在使用中不確定管腳排列的三極管,必須進行測量確定各管腳正確的位置,或查找電晶體使用手冊,明確三極管的特性及相應的技術參數和資料。

 

積體電路(integrated circuit,縮寫:IC)

廣義的講,IC就是半導體元件產品的統稱,包括:
1.積體電路(integrated circuit,縮寫:IC)
2.
,三極管.
3.
特殊電子元件.
再廣義些講還涉及所有的電子元件,象電阻,電容,電路版/PCB,等許多相關產品.
一、世界積體電路產業結構的變化及其發展歷程
1958年美國德克薩斯儀器公司(TI)發明積體電路(IC)後,隨著矽平面技術的發展,二十世紀六十年代先後發明瞭雙極型和MOS型兩種重要的積體電路,它標誌著由電子管和電晶體製造電子整機的時代發生了量和質的飛躍,創造了一個前所未有的具有極強滲透力和旺盛生命力的新興產業積體電路產業。
  回顧積體電路的發展歷程,我們可以看到,自發明積體電路至今40多年以來,"從電路集成到系統集成"這句話是對IC產品從小規模積體電路(SSI)到今天特大型積體電路(ULSI)發展過程的 總結,即整個積體電路產品的發展經歷了從傳統的板上系統(System-on-board)到片上系統(System-on-a-chip)的過程。在這歷史過程中,世界IC產業為適應技術的發展和市場的需求,其產業結構經歷了三次變革。
   次變革:以加工製造為主導的IC產業發展的初級階段
  70年代,積體電路的主流產品是微處理器、記憶體以及標準通用邏輯電路。這一時期IC製造商(IDM)在IC市場中充當主要角色,IC設計只作為附屬部門而存在。這時的IC設計和半導體工藝密切相關。IC設計主要以人工為主,CAD系統僅作為資料處理和圖形編程之用。IC產業僅處在以生產為導向的初級階段。

  第二次變革:Foundry公司與IC設計公司的崛起。
  80年代,積體電路的主流產品為微處理器(MPU)、微控制器(MCU)及專用ICASIC)。這時,無生產線的IC設計公司(Fabless)與標準工藝加工線(Foundry)相結合的方式開始成為積體電路產業發展的新模式。

  隨著微處理器和PC機的廣氾應用和普及(特別是在通信、工業控制、消費電子等領域),IC產業已開始進入以客戶為導向的階段。一方面標準化功能的IC已難以滿足整機客戶對系統成本、可靠性等要求,同時整機客戶則要求不斷增加IC的集成度,提高保密性,減小晶片面積使系統的體積縮小,降低成本,提高產品的性能價格比,從而增強產品的競爭力,得到更多的市場份額和更豐厚的利潤;另一方面,由於IC微細加工技術的進步,軟體的硬體化已成為可能,為了改善系統的速度和簡化程式,故各種硬體結構的ASIC如閘陣列、可編程邏輯器件(包括FPGA)、標準單元、全定製電路等應運而生,其比例在整個IC銷售額中1982年已占12%;其三是隨著EDA工具(電子設計自動化工具)的發展,PCB設計方法引入IC設計之中,如庫的概念、工藝模擬參數及其仿真概念等,設計開始進入抽象化階段,使設計過程可以獨立於生產工藝而存在。有遠見的整機廠商和創業者包括風險投資基金(VC)看到ASIC的市場和發展前景,紛紛開始成立專業設計公司和IC設計部門,一種無生產線的積體電路設計公司(Fabless)或設計部門紛紛建立起來並得到迅速的發展。同時也帶動了標準工藝加工線(Foundry)的崛起。全球 個Foundry工廠是1987年成立的臺灣積體電路公司,它的創始人張忠謀也被譽為"晶晶片加工之父"

  第三次變革:"四業分離"IC產業
  90年代,隨著INTERNET的興起,IC產業跨入以競爭為導向的高級階段,國際競爭由原來的資源競爭、價格競爭轉向人才知識競爭、密集資本競爭。以DRAM為中心來擴大設備投資的競爭方式已成為過去。如1990年,美國以Intel為代表,為抗爭日本躍居世界半導體榜首之威脅,主動放棄DRAM市場,大搞CPU,對半導體工業作了重大結構調整,又重新奪回了世界半導體霸主地位。這使人們認識到,越來越龐大的積體電路產業體系並不有利於整個IC產業發展,""才能精,"整合"才成優勢。於是,IC產業結構向高度專業化轉化成為一種趨勢,開始形成了設計業、製造業、封裝業、測試業獨立城行的局面(如下圖所示),近年來,全球IC產業的發展越來越顯示出這種結構的優勢。如臺灣IC業正是由於以中小企業為主,比較好地形成了高度分工的產業結構,故自1996年,受亞洲經濟危機的波及,全球半導體產業出現生產過剩、效益下滑,而IC設計業卻獲得持續的增長。
特別是969798年持續三年的DRAM的跌價、MPU的下滑,世界半導體工業的增長速度已遠達不到從前17%的增長值,若再依靠高投入提升技術,追求大尺寸矽片、追求微細加工,從大生產中來降低成本,推動其增長,將難以為繼。而IC設計企業更接近市場和瞭解市場,通過創新開發出高附加值的產品,直接推動著電子系統的更新換代;同時,在創新中獲取利潤,在快速、協調發展的基礎上積累資本,帶動半導體設備的更新和新的投入;IC設計業作為積體電路產業的"龍頭",為整個積體電路產業的增長注入了新的動力和活力。

二、IC的分類

IC按功能可分為:數位IC、類比IC、微波IC及其他IC,其中,數位IC是近年來應用最廣、發展最快的IC品種。數位IC就是傳遞、加工、處理數位信號的IC,可分為通用數位IC和專用數位IC

  通用IC是指那些用戶多、使用領域廣氾、標準型的電路,如記憶體(DRAM)、微處理器(MPU)及微控制器(MCU)等,反映了數字IC的現狀和水準。

  專用ICASIC是指為特定的用戶、某種專門或特別的用途而設計的電路。
目前,積體電路產品有以下幾種設計、生產、銷售模式。
  1IC製造商(IDM)自行設計,由自己的生產線加工、封裝,測試後的成品晶片自行銷售。
  2IC設計公司(Fabless)與標準工藝加工線(Foundry)相結合的方式。設計公司將所設計晶片最終的物理版圖交給Foundry加工製造,同樣,封裝測試也委託專業廠家完成, 的成品晶片作為IC設計公司的產品而自行銷售。

 

什麼叫封裝及封裝發展過程

封裝-----就是指把矽片上的電路管腳,用導線接引到外部接頭處,以便與其他器件連接.封裝形式是指安裝半導體積體電路晶片用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護晶片及增強電熱性能等方面的作用,而且還通過晶片上的接點用導線連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過印刷電路板上的導線與其他器件相連接,從而實現內部晶片與外部電路的連接。因為晶片必須與外界隔離,以防止空氣中的雜質對晶片電路的腐蝕而造成電氣性能下降。另一方面,封裝後的晶片也更便於安裝和運輸。由於封裝技術的好壞還直接影響到晶片自身性能的發揮和與之連接的PCB(印製電路板)的設計和製造,因此它是至關重要的。 衡量一個晶片封裝技術 與否的重要指標是晶片面積與封裝面積之比,這個比值越接近1越好。
封裝時主要考慮的因素:
1 晶片面積與封裝面積之比為提高封裝效率,儘量接近11  
2
 引腳要儘量短以減少延遲,引腳間的距離儘量遠,以保證互不干擾,提高性能; 
3
 基於散熱的要求,封裝越薄越好。
從材料介質方面,包括金屬、陶瓷、塑膠、塑膠,目前很多高強度工作條件需求的電路如軍工和宇航級別仍有大量的金屬封裝。 
封裝大致經過了如下發展進程: 
結構方面:TO>DIP>PLCC>QFP>BGA >CSP 
材料方面:金屬、陶瓷->陶瓷、塑膠->塑膠; 
引腳形狀:長引線直插->短引線或無引線貼裝->球狀凸點; 
裝配方式:通孔插裝->表面組裝->直接安裝

 

具體的封裝形式/封裝命名規則資料

 

一、封裝主要分為DIP雙列直插和SMD貼片封裝兩種

從結構方面,封裝經歷了最早期的電晶體TO(如TO-89TO92)封裝發展到了雙列直插封裝,隨後由PHILIP公司開發出了SOP小外型封裝,以後逐漸派生出SOJJ型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形電晶體)、SOIC(小外形積體電路)等


具體的封裝形式
1
SOP/SOIC封裝 SOP是英文Small Outline Package 的縮寫,即小外形封裝。SOP封裝技術由19681969年菲利浦公司開發成功,以後逐漸派生出SOJJ型引腳小外形封裝)、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝)、SSOP(縮小型SOP)、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形電晶體)、SOIC(小外形積體電路)等。 
2
 DIP封裝 DIP是英文 Double In-line Package的縮寫,即雙列直插式封裝。插裝型封裝之一,引腳從封裝兩側引出,封裝材料有塑膠和陶瓷兩種。DIP是最普及的插裝型封裝,應用範圍包括標準邏輯IC,存貯器LSI,微機電路等。 < 1 > 
3
 PLCC封裝 PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier 的縮寫,即塑封J引線晶片封裝。PLCC封裝方式,外形呈正方形,32腳封裝,四週都有管腳,外形尺寸比DIP封裝小得多。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術在PCB上安裝佈線,具有外形尺寸小、可靠性高的優點。 
4
 TQFP封裝TQFP是英文thin quad flat package的縮寫,即薄塑封四角扁平封裝。四邊扁平封裝(TQFP)工藝能有效利用空間,從而降低對印刷電路板空間大小的要求。由於縮小了高度和體積,這種封裝工藝非常適合對空間要求較高的應用,如 PCMCIA 卡和網路器件。幾乎所有ALTERACPLD/FPGA都有 TQFP 封裝。 
5
 PQFP封裝 PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的縮寫,即塑封四角扁平封裝。PQFP封裝的晶片引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規模或超大型積體電路採用這種封裝形式,其引腳數一般都在100以上。 
6
 TSOP封裝 TSOP是英文Thin Small Outline Package的縮寫,即薄型小尺寸封裝。TSOP記憶體封裝技術的一個典型特徵就是在封裝晶片的周圍做出引腳, TSOP適合用SMT技術(表面安裝技術)在PCB(印製電路板)上安裝佈線。TSOP封裝外形尺寸時,寄生參數(電流大幅度變化時,引起輸出電壓擾動減小,適合高頻應用,操作比較方便,可靠性也比較高。
7
 BGA封裝 BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫,即球柵陣列封裝。20世紀90年代隨著技術的進步,晶片集成度不斷提高,I/O引腳數急劇增加,功耗也隨之增大,對積體電路封裝的要求也更加嚴格。為了滿足發展的需要,BGA封裝開始被應用於生產。 採用BGA技術封裝的記憶體,可以使記憶體在體積不變的情況下記憶體容量提高兩到三倍,BGATSOP相比,具有更小的體積,更好的散熱性能和電性能。BGA封裝技術使每平方英吋的存儲量有了很大提升,採用BGA封裝技術的記憶體產品在相同容量下,體積只有TSOP封裝的三分之一;另外,與傳統TSOP封裝方式相比,BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。 BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點按陣列形式分佈在封裝下面,BGA技術的優點是I/O引腳數雖然增加了,但引腳間距並沒有減小反而增加了,從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷晶片法焊接,從而可以改善它的電熱性能;厚度和重量都較以前的封裝技術有所減少;寄生參數減小,信號傳輸延遲小,使用頻率大大提高;組裝可用共面焊接,可靠性高。 說到BGA封裝就不能不提Kingmax公司的專利TinyBGA技術,TinyBGA英文全稱為Tiny Ball Grid Array(小型球柵陣列封裝),屬於是BGA封裝技術的一個分支。是Kingmax公司於19988月開發成功的,其晶片面積與封裝面積之比不小於1:1.14,可以使記憶體在體積不變的情況下記憶體容量提高23倍,與TSOP封裝產品相比,其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能。 採用TinyBGA封裝技術的記憶體產品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3TSOP封裝記憶體的引腳是由晶片四週引出的,而TinyBGA則是由晶片中心方向引 < 2 > 出。這種方式有效地縮短了信號的傳導距離,信號傳輸線的長度僅是傳統的TSOP技術的1/4,因此信號的衰減也隨之減少。這樣不僅大幅提升了晶片的抗干擾、抗噪性能,而且提高了電性能。採用TinyBGA封裝晶片可抗高達300MHz的外頻,而採用傳統TSOP封裝技術 只可抗150MHz的外頻。 TinyBGA封裝的記憶體其厚度也更薄(封裝高度小於 0.8mm ),從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有 0.36mm 。因此,TinyBGA記憶體擁有更高的熱傳導效率,非常適用於長時間運行的系統,穩定性 .

二、國際部分品牌產品的封裝命名規則資料

1 MAXIM 更多資料請參考 www.maxim-ic.com MAXIM首碼是“MAX”DALLAS則是以“DS”開頭。 MAX×××MAX×××× 說明: 
1
、尾碼CSACWA 其中C表示普通級,S表示表貼,W表示寬體表貼。 
2
、尾碼CWI表示寬體表貼,EEWI寬體工業級表貼,尾碼MJA883為軍級。 
3
CPABCPIBCPPCPPCCPPCPECPDACPA尾碼均為普通雙列直插。 
舉例MAX202CPECPE普通ECPE普通帶抗靜電保護 MAX202EEPE 工業級抗靜電保護( -45 -85 ,說明E指抗靜電保護MAXIM數字排列分類 1字頭 模擬器 2字頭 濾波器 3字頭 多路開關 4字頭 放大器 5字頭 數模轉換器 6字頭 電壓基準 7字頭 電壓轉換 8字頭 復位器 9字頭 比較器 



Littelfuse保險絲
Littelfuse保險絲
  表面貼片元件知識

(一).什麼是 SMT

1 .無引線元器件貼裝在 PCB 表面經整體加熱實現元器件與 PCB 互連。

2 .薄膜電路屬 SMT 範疇。 SMT 主要是指 PCB 組裝。

(二). SMT 工藝的優點

1 .組裝密度高、體積小、重量輕、成本低。

2 .高可靠、抗震能力強。

3 .自動化能力高,生產率高。

(三).什麼是 SMC/SMD

1 SMC 氾指無源表面安裝元件總稱,如:厚膜電阻、陶瓷電容、鉭質電容等。

2 SMD 氾指有源表面安裝元件: PLCC SOT SOIC QFP 等。

(四).有源器件引腳的種類?

1 .鷗翼型: QFP SOP

2 J PLCC SOJ

3 .球型 BGA/CSP

二、阻容元件識別方法

(一).組件尺寸公英制換算 0.12 英吋 =120mil 0.08 英吋 =80mil

Chip (阻容組件)

IC

英制名稱

公制 mm

公制名稱

英制 mil

公制 mm

1206

3.2 × 1.6

3216

50

1.27

0805

2.0 × 1.25

2125

30

0.8

0603

1.6 × 0.8

1608

25

0.65

0402

1.0 × 0.5

1005

20

0.5

0201

0.6 × 0.3

0603

12

0.3

(二).片式電阻、電容識別標記

電阻

電容

標印值

電阻值

標印值

電容量

2R2

2.2 Ω

0R5

0.5PF

5R6

5.6 Ω

010

1PF

102

1K Ω

110

11PF

682

6800 Ω

471

470PF

333

33K Ω

332

3300PF

104

100K Ω

223

22000PF

564

560K Ω

513

51000PF

說明:當 阻值為 1% 精度時用四個數來表示 —— 前三個數為有效數,第四位為 “ 0 ” 的個數,如:

CA — D — 476 — M — C — T

國標鉭 組件 容值 誤差值 額定 包裝

電容型號 尺寸 電壓

CT41 — 0805 — B — 102 — K — 250 — N — T

二類片 尺寸規格 介質 容值 誤差值 額定 端頭 包裝

狀電容 電壓 材料

RC05 — K — 103 — J — A

電阻 尺寸 溫度 阻值 誤差 包裝

功率 係數

三、 表面貼裝電子元件分類及舉例:

(一).分類

Chip

片電阻 , 電容等 , 尺寸規格(英制): 0201 0402 0603 0805 1206

(公制): 0603 1005 1608 2125 3216
鉭電容 , 尺寸規格 : TANA TANB TANC TAND SOT

電晶體、 SOT23 SOT143 SOT89

Melf :圓柱形元件、 二極體、 電阻等

SOIC :積體電路 , 尺寸規格 : SOIC08 14 16 18 20 24 28 32

QFP :密腳距積體電路

PLCC :積體電路 , PLCC20 28 32 44 52 68 84

BGA :球柵列陣包裝積體電路 , 列陣間距規格 : 1.27 1.00 0.80

CSP :積體電路 , 元件邊長不超過裡面晶片邊長的 1.2 , 列陣間距 <0.50 µ BGA


 貼片電容封裝尺寸:毫米(英吋)
封裝
(L) 長度
公制(毫米)
英制(英吋)
(W) 寬度
公制(毫米)
英制(英吋)
(t) 端點
公制(毫米)
英制(英吋)
0201
0.60 ± 0.03
(0.024 ± 0.001)
0.30 ± 0.03
(0.011 ± 0.001)
0.15 ± 0.05
(0.006 ± 0.002)
0402
(1005) 
1.00 ± 0.10
(0.040 ± 0.004)
0.50 ± 0.10
(0.020 ± 0.004)
0.25 ± 0.15
(0.010 ± 0.006)
0603
(1608) 
1.60 ± 0.15
(0.063 ± 0.006)
0.81 ± 0.15
(0.032 ± 0.006)
0.35 ± 0.15
(0.014 ± 0.006)
0805
(2012) 
2.01 ± 0.20
(0.079 ± 0.008)
1.25 ± 0.20
(0.049 ± 0.008)
0.50 ± 0.25
(0.020 ± 0.010)
1206
(3216) 
3.20 ± 0.20
(0.126 ± 0.008)
1.60 ± 0.20
(0.063 ± 0.008)
0.50 ± 0.25
(0.020 ± 0.010)
1210
(3225) 
3.20 ± 0.20
(0.126 ± 0.008)
2.50 ± 0.20
(0.098 ± 0.008)
0.50 ± 0.25
(0.020 ± 0.010)
1812
(4532) 
4.50 ± 0.30
(0.177 ± 0.012)
3.20 ± 0.20
(0.126 ± 0.008)
0.61 ± 0.36
(0.024 ± 0.014)
1825
(4564) 
4.50 ± 0.30
(0.177 ± 0.012)
6.40 ± 0.40
(0.252 ± 0.016)
0.61 ± 0.36
(0.024 ± 0.014)
2225
(5764)
5.72 ± 0.25
(0.225 ± 0.010)
6.40 ± 0.40
(0.252 ± 0.016)
0.64 ± 0.39
(0.025 ± 0.015)
貼片電容的命名方法及注意事項  
       單片陶瓷 電容 ( 通稱 貼片電容) 是目前用量比較大的常用元件,就 AVX 公司生產的貼片電容來講有 NPO X7R Z5U Y5V 等不同的規格,不同的規格有不同的用途。下面我們僅就常用的 NPO X7R Z5U Y5V 來介紹一下它們的性能和應用以及採購中應注意的訂貨事項以引起大家的注意。 不同的公司對於上述不同性能的電容器可能有不同的命名方法 ,這裡我們引用的是 AVX 公司的命名方法,其他公司的 產品 請參照該公司的產品手冊。
NPO
X7R Z5U Y5V 的主要區別是它們的填充介質不同。在相同的體積下由於填充介質不同所組成的電容器的容量就不同,隨之帶來的電容器的介質損耗、容量穩定性等也就不同。所以在使用電容器時應根據電容器在 電路 中作用不同來選用不同的電容器。
  一、 NPO 電容器
     NPO
是一種最常用的具有溫度補償特性的單片陶瓷電容器。它的填充介質是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。 NPO 電容器是電容量和介質損耗最穩定的電容器之一。在溫度從 -55 +125 時容量變化為 0±30ppm/ ,電容量隨頻率的變化小於 ±0.3ΔC NPO 電容的漂移或滯后小於 ±0.05% ,相對大於 ±2% 的薄膜電容來說是可以忽略不計的。其典型的容量相對使用壽命的變化小於 ±0.1% NPO 電容器隨封裝形式不同其電容量和介質損耗隨頻率變化的特性也不同,大封裝尺寸的要比小封裝尺寸的頻率特性好。下表給出了 NPO 電容器可選取的容量範圍。
DC=50V
DC=100V
0805 0.5---1000pF
0.5---820pF
1206 0.5---1200pF
0.5---1800pF
1210 560---5600pF
560---2700pF
2225 1000pF---0.033μF
1000pF---0.018μF
NPO 電容器適合用於振盪器、諧振器的槽路電容,以及高頻電路中的耦合電容。

二、 X7R 電容器
     X7R
電容器被稱為溫度穩定型的陶瓷電容器。當溫度在 -55 +125 時其容量變化為 15% ,需要注意的是此時電容器容量變化是非線性的。 X7R 電容器的容量在不同的電壓和頻率條件下是不同的,它也隨時間的變化而變化,大約每 10 年變化 1%ΔC ,表現為 10 年變化了約 5% X7R 電容器主要應用於要求不高的工業應用,而且當電壓變化時其容量變化是可以接受的條件下。它的主要特點是在相同的體積下電容量可以做的比較大。下表給出了 X7R 電容器可選取的容量範圍。
DC=50V
DC=100V
0805 330pF---0.056μF
330pF---0.012μF
1206 1000pF---0.15μF
0.5---1800pF
1210 1000pF---0.22μF
1000pF---0.1μF
2225 0.01μF---1μF
0.01μF---0.56μF

  三、 Z5U 電容器
          Z5U
電容器稱為 通用 陶瓷單片電容器。這裡首先需要考慮的是使用溫度範圍,對於 Z5U 電容器主要的是它的小尺寸和低成本。對於上述三種陶瓷單片電容起來說在相同的體積下 Z5U 電容器有 電容量。但它的電容量受環境和工作條件影響較大,它的老化率 可達每 10 年下降 5% 。儘管它的容量不穩定,由於它具有小體積、等效串聯 電感 ESL )和等效串聯 電阻 ESR )低、良好的頻率響應,使其具有廣氾的應用範圍。尤其是在退耦電路的應用中。下表給出了 Z5U 電容器的取值範圍。
DC=50V
DC=100V
0805 0.01μF---0.12μF
0.01μF---0.1μF
1206 0.01μF---0.33μF
0.01μF---0.27μF
1210 0.01μF---0.68μF
0.01μF---0.47μF
2225 0.01μF---1μF
0.01μF---1μF
Z5U 電容器的其他 技術 指標如下 :
工作溫度範圍 +10 --- +85
溫度特性 +22% ---- -56%
介質損耗 4%

四、 Y5V 電容器
Y5V
電容器是一種有一定溫度限制的通用電容器,在 -30 85 範圍內其容量變化可達 +22% -82%
Y5V
的高介電常數允許在較小的物理尺寸下製造出高達 4.7μF 電容器。
Y5V
電容器的取值範圍如下表所示
DC=50V
DC=100V
0805 0.01μF---0.39μF
0.01μF---0.1μF
1206 0.01μF---1μF
0.01μF---0.33μF
1210 0.1μF---1.5μF
0.01μF---0.47μF
2225 0.68μF---2.2μF
0.68μF---1.5μF
Y5V 電容器的其他技術指標如下 :
工作溫度範圍 -30 --- +85
溫度特性 +22% ---- -82%
介質損耗 5%
貼片電容的命名,國內和國外的產家有一此區別但所包含的參數是一樣的。貼片電容的命名所包含的參數:
1 、貼片電容的尺寸( 0201 0402 0603 0805 1206 1210 1808 1812 2220 2225
2 、貼片電容的材質( COG X7R Y5V Z5U RH SH
3 、要求達到的精度( ±0.1PF ±0.25PF ±0.5PF 5% 10 %、 20 %)
4 、電壓 4V 6.3V 10V 16V 25V 50V 100V 250V 500V 1000V 2000V 3000V
5 、容量 (0PF-47UF)
6 、端頭的要求 (N 表示三層電極 )
7 、包裝的要求 (T 表示編帶包裝, P 表示散包裝 )
: 風華系列的貼片電容的命名:
0805CG102J500NT
0805 :是指該貼片電容的尺寸大小,這是用英吋來表示的 08 表示長度是 0.08 英吋(換算成 mm=0.08*24.50=1.96mm )、 05 表示寬度為 0.05 英吋 ( 換算成 mm=0.05*24.50=1.225ccm)
CG 是表示生產電容要求用的材質,
102 是指電容容量,前面兩位是有效數字、後面的 2 表示有多少個零 102 10×102 也就是= 1000PF
J 是要求電容的容量值達到的誤差精度為 5 %,介質 材料 和誤差精度是配對的
500 是要求電容承受的耐壓為 50V 同樣 500 前面兩位是有效數字,後面是指有多少個零。
N  : 是指端頭材料,現在一般的端頭都是指三層電極(銀 / 銅層)、鎳、錫
T :是指包裝方式, T 表示編帶包裝, B 表示塑料
 
注意事項:
(1)   、電容的工作電壓必須低於額定電壓,不得超過額定電壓使用。例如工作電壓為 12V 時,可選額定電壓 16~25V ;工作電壓為 5V 時,可選 6~10V 。另外電容器的電容量還與耐壓值有關。例如片狀 鉭電容 耐壓 4~50V 0.1~4.7uF 小容量電容有額定功率為 50V 的,而 10uF 以上,耐壓至高于 25V 的就很少見到,因此,在進行電路設計時應引起注意。

 (2)
、應合理的選擇電容器精度及材料類別。市售的片狀電容器的精度在 103 以下的,其精度可達 J 級( ±5% );在 103 以上則 J 級較少,以 K 級( ±10% )居多;在 104 以上則以 M 級( ±20% )為主。例如,在諧振迴路中,為保証性能穩定,要採用 C0G 類材料及 J 級片狀多層陶瓷電容器;如在 IC 電源 正端往往要連接一個 0.1PF 的旁路電容,則可選 類材料, M 級精度的片狀多層陶瓷電容器。這樣既能保証產品精度要求,又能降低產品成本。

(3) 、片狀多層陶瓷電容器都是卷裝的,型號在帶盤上,而電容器上無任何標誌。雖然可以用測量的方法知道其容量,但是很難區別材料類別的精度等級,因此在使用過程中,尤其是手工裝配時務必小心。

(4)
、敞開式片狀微調電容器不能用波峰焊,而封閉式片狀微調電容器可用波峰焊。

(5)
、片狀電容器普遍採用多層結構,在使用時有些人採用烙鐵手工 焊接 ,此時一定要注意焊接速度,避免過熱,造成基化端頭因溫差大而斷裂,使容量下降。

(6)
、片狀電容器使用的是陶瓷基片,薄而脆。有些 電路板 較薄,安裝時受力不均勻會變形,很容易造成電容器折斷。解決的方法除了改進設計工藝外,還可在容易造成折斷的地方改用管狀電容,因為管狀電容強度高,不易折損。

 

一、鉭電容介紹
鉭電容是由稀有金屬鉭加工而成,先把鉭磨成微細粉,再與其它的介質一起經燒結而成。目前的工藝有干粉成型法和濕粉成型法兩種。鉭電容由於金屬鉭的固有本性,具有穩定好、不隨環境的變化而改變、能做到容值很大等特點,在某些方面具有陶瓷電容不可比較的一些特性,因此在很多無法使用陶瓷電容的電路上鉭電容被廣氾採用。
目前全球主要有以下幾個品牌的鉭電容:AVX、KEMET、VISHAY、NEC,其中AVX和VISHAY的產量 ,而且質量 。
二、鉭電容技術規格和選型(以VISHAY和AVX為例說明)
(一)VISHAY
1、型號表示方法
293D 107 X9 010 D 2 W
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
① 表示系列,VISHAY有293D和593D兩個系列,293D表示普通鉭電容,593D表示的是低阻抗鉭電容,直流電阻小於1歐,一般在100毫歐到500毫歐之間。
② 表示電容的容量,範圍從0.1UF----680UF
③ 表示容量誤差,鉭電容的容量誤差有兩種:一是±10%(K)和±20%(M)
④ 表示電容的耐壓,指在85℃時額定直流電壓,鉭電容的耐壓範圍從4V---50V
⑤ 表示鉭電容的尺寸大小,有A、B、C、D、E、P五種尺寸
⑥ 表示電容的焊點材料,一般是鎳銀,和鈀銀
⑦ 表示包裝方式,有兩種包裝方式,7寸盤和13寸盤
2、外形尺寸
字母代碼 尺寸代碼 具體尺寸mm
長度L 寬度W 厚度H
A 3216 3.2±0.2 1.6±0.2 1.6±0.2
B 3528 3.5±0.2 2.8±0.2 1.9±0.2
C 6032 6.0±0.3 3.2±0.3 2.5±0.3
D 7343 7.3±0.3 4.3±0.3 2.8±0.3
E 7343H 7.3±0.3 4.3±0.3 4.0±0.3
P(不常用) 2012 2.0±0.008 1.25±0.2 1.2±0.1
3、容量與電壓和尺寸的範圍關係表
293D普通系列
593D低阻系列(通用低阻鉭電容為100UF----470UF)
電壓

4、包裝
尺寸 A B C D E
數量(只) 2000 2000 500 500 400
(一)AVX
1、型號表示方法
TAJ C 100 K 010 R
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
① 表示系列,AVX有TAJ和TPS兩個系列,TAJ表示普通鉭電容,TPS表示的是低阻抗鉭電容,直流電阻小於1歐,一般在100毫歐到500毫歐之間,特殊的可以低到40毫歐。
② 表示鉭電容的尺寸大小,有A、B、C、D、E、Y、V六種尺寸
③ 表示電容的容量,範圍從0.1UF----1000UF
④ 表示容量誤差,鉭電容的容量誤差有兩種:一是±10%(K)和±20%(M)
⑤ 表示電容的耐壓,指在85℃時額定直流電壓,鉭電容的耐壓範圍從4V---50V
⑥ 表示包裝方式,有兩種包裝方式,7寸盤和13寸盤
2、外形尺寸
字母代碼 尺寸代碼 具體尺寸mm
長度L 寬度W 厚度H
A 3216 3.2±0.2 1.6±0.2 1.6±0.2
B 3528 3.5±0.2 2.8±0.2 1.9±0.2
C 6032 6.0±0.2 3.2±0.2 2.6±0.2
D 7343 7.3±0.2 4.3±0.2 2.8±0.2
E 7343H 7.3±0.2 4.1±0.1 4.0±0.2
3、容量與電壓和尺寸的範圍關係表
TAJ普通系列
TPS低阻系列(通用低阻鉭電容為100UF----470UF)
備註:在AVX的超低阻值的規格表示上,還表明瞭具體阻值的數字,例如:
TPSD107K010R0100,其中0100就是直流電阻的大小-------100毫歐。
4、包裝
尺寸 A B C D E
數量(只) 2000 2000 500 500 400

目前全球主要有以下幾個品牌的鉭電容
AVX KEMET VISHAY NEC NICHICON 市場上的鉭電容,分為黃鉭和黑鉭兩種。黃鉭品牌主要是: AVX KEMET 黑鉭主要品牌是: NEC NICHICON 。市場佔有方面: AVX 遠高于 KEMET NEC 高于 NICHICON 現在市場上的鉭電價格變化比較大。 AVX 漲價 20%--30% , KEMET 漲價 15%-20% NEC 漲價 10%--20% 漲價的主要原因個人認為有這麼幾個原因: 1. 市場上原料鉭價格上漲 2. 勞動力成本的增加。 另外可能有朋友要問黃鉭與黑鉭的區別。簡單來說,黑鉭是開模將鉭粉壓成型,而黃鉭,是在表面用聚氧樹脂包裹而成。由於生產工藝的原因,黑鉭的內部空間沒有得到最有效的利用,所以黃鉭能做的容量會比黑鉭要大,也就是說有些黃鉭能做到的規格型號,黑鉭做不了。 另外,前面有朋友說到 Polymer Polymer 現在主要是 AVX KEMET 在做。 Polymer 與比普通的二氧化錳的優勢在於:普通的鉭電他的實際使用電壓一般是 50% Polymer 一般在 80% 以上。舉個例子來說: 100uf 10v 的普通電容,在實際使用的時候,額定電壓不能超過 5V ,如果使用 Polymer 材料的電容,那麼只需要 100uf 6.3v 的。但由於價格問題, Polymer 現在在普通的電子產品上用的不是很多。我所知道的,在筆記本電腦上有些有用到。 AVX KEMET 的優劣: AVX 在 ,民用市場上的佔有量都很大,在普通電容的市場上, AVX 無論品質還是市場佔有量都遠強與 KEMET 。價格上, AVX KEMET 更貴。 KEMET 他主要問題是其電容的耐壓值不夠,舉例說: 100uf 10v 的電容,測試的電壓按道理應該能達到 5V ,但若真用 5V 電壓去測試的話,很可能會擊穿。 Polymer 方面, KEMET 是強于 AVX 的。 Polymer 最初是一家日本公司(名字忘記了)研究出來的,后被 KEMET 買斷了專利。 AVX Polymer 方面的研究開發人員,基本上是從 KEMET 挖過來的。 至於 VISHAY ,其鉭電容大多用於軍工,其普通鉭電容市場佔有量比較少。 對於選型來說, AVX 鉭電主要有 TAJ TPS TPM TCJ TLJ THJ TRJ TAC TLC 等系列,常用的是 TAJ 系列。 TPS 系列是低阻抗系列。鉭電容的尺寸大小,有 A B C D E V R S T P W X Y 13 種尺寸 , 電容的耐壓,指在 85 時額定直流電壓,鉭電容的耐壓範圍從 2.5V---50V
 
鋁電容和鉭電容的區別
我們用在高頻旁路(去藕)的電容是MLCC電容,也就是多層層級陶瓷電容。主要是高頻特性好,通過使用SIPCAP軟件可以方真出其電容的限帶頻點。
     鉭電容與鋁電容比較如下:
     電解電容的分類,傳統的方法都是按陽極材質,比如說鋁或者鉭。所以,電解電容按陽極分,為以下幾種:
     1.鋁電解電容。不管是SMT貼片工藝的,還是直插式的,只要它們的陽極材質是鋁,那麼他們就都叫做鋁電解電容。電容的封裝方式和電容的品質本身並無直接聯繫,電容的性能只取決于具體型號。

     2.鉭電解電容。陽極由鉭構成。目前很多鉭電解電容都用貼片式安裝,其外殼一般由樹脂封裝(採用同樣封裝的也可能是鋁電解電容)。但是,鉭電容的陰極也是電解質。
      以往傳統的看法是鉭電容性能比鋁電容好,因為鉭電容的介質為陽極氧化後生成的五氧化二鉭,它的介電能力(通常用ε表示)比鋁電容的三氧化二鋁介質要高。因此在同樣容量的情況下,鉭電容的體積能比鋁電容做得更小。(電解電容的電容量取決于介質的介電能力和體積,在容量一定的情況下,介電能力越高,體積就可以做得越小,反之,體積就需要做得越大)再加上鉭的性質比較穩定,所以通常認為鉭電容性能比鋁電容好。
 
      但這種憑陽極判斷電容性能的方法已經過時了,目前決定電解電容性能的關鍵並不在於陽極,而在於電解質,也就是陰極。因為不同的陰極和不同的陽極可以組合成不同種類的電解電容,其性能也大不相同。採用同一種陽極的電容由於電解質的不同,性能可以差距很大,總之陽極對於電容性能的影響遠遠小於陰極。
 
    陰極材料是電容的另一個極板,陰極也就是電容的電解質。電容的陰極目前基本有如下幾種:
    1.電解液。電解液是最傳統的電解質,電解液是由GAMMA丁內酯有機溶劑加弱酸鹽電容質經過加熱得到的。我們所見到的普通意義上的鋁電解電容的陰極,都是這種電解液。使用電解液做陰極有不少好處。首先在於液體與介質的接觸面積較大,這樣對提升電容量有幫助。其次是使用電解液製造的電解電容, 能耐260度的高溫,這樣就可以通過波峰焊(波峰焊是SMT貼片安裝的一道重要工序),同時耐壓性也比較強。此外,使用電解液做陰極的電解電容,當介質被擊穿的后,只要擊穿電流不持續,那麼電容能夠自愈。但電解液也有其不足之處。首先是在高溫環境下容易揮發、滲漏,對壽命和穩定性影響很大,在高溫高壓下電解液還有可能瞬間汽化,體積增大引起爆炸(就是我們常說的爆漿);其次是電解液所採用的離子導電法其導電率很低,只有0.01S(電導率,歐姆的倒數)/CM,這造成電容的ESR值(等效串聯電阻)特別高。

     2. 傳統上認為鉭電容比鋁電容性能好 主要是由於鉭加上二氧化錳陰極助威后纔有明顯好于鋁電解液電容的表現。如果把鋁電解液電容的陰極更換為二氧化錳, 那麼它的性能其實也能提升不少。
 
二氧化錳。二氧化錳是鉭電容所使用的陰極材料。二氧化錳是固體,傳導方式為電子導電,導電率是電解液離子導電的十倍(0.1S/CM),所以ESR比電解液低。所以,傳統上大家覺得鉭電容比鋁電容好得多,同時固體電解質也沒有洩露的危險。此外二氧化錳的耐高溫特性也比較好,能耐的瞬間溫度在500度左右。二氧化錳的缺點在於在極性接反的情況下容易產生高溫,在高溫環境下釋放出氧氣,同時五氧化二鉭介質層發生晶質變化,變脆產生裂縫,氧氣沿着裂縫和鉭粉混合發生爆炸。另外這種陰極材料的價格也比較貴。(和鋁電解液電容相比,雖然都是爆炸,可原理卻不一樣,有多少人能注意到這點呢?) 

 

磁環電感,工字電感,功率電感

一些電感線圈的選用常識
 

絕大多數的電子元器件,如電阻器、電容器。揚聲器等,都是生產部門根據規定的標準和系列進行生產的成品供選用。而電感線圈只有一部分如阻流圈、低頻阻流圈,振盪線圈和LG固定電感線圈等是按規定的標準生產出來的產品,絕大多數的電感線圈是非標準件,往往要根據實際的需要,自行製作。由於電感線圈的應用極為廣氾,如LC濾波電路、調諧放大電路、振盪電路、均衡電路、去耦電路等等都會用到電感線圈。要想正確地用好線圈,還是一件較複雜的事情;這裡提到的一些知識,有的是根據一些人的實踐經驗,只供讀者參考。

1.電感線圈的串、並聯

每一只電感線圈都具有一定的電感量。如果將兩隻或兩隻以上的電感線圈串聯起來總電感量是增大的,串聯后的總電感量為:

L串 = L1+L2+L3+L4……

線圈並聯起來以後總電感量是減小的,並聯后的總電感量為:

L並 = 1/(1/L1+1/L2+1/L3+1/L4+……)

上述的計算公式,是針對每只線圈的磁場各自隔離而不相接觸的情況,如果磁場彼此發生接觸,就要另作考慮了。

2.電感線圈的檢測

    在選擇和使用電感線圈時,首先要想到線圈的檢查測量,而後去判斷線圈的質量好坏和優劣。欲準確檢測電感線圈的電感量和品質因數Q,一般均需要專門儀器,而且測試方法較為複雜。在實際工作中,一般不進行這種檢測,僅進行線圈的通斷檢查和Q值的大小判斷。可先利用萬用表電阻檔測量線圈的直流電阻,再與原確定的阻值或標稱阻值相比較,如果所測阻值比原確定阻值或標稱阻值增大許多,甚至指針不動(阻值趨向無窮大X 可判斷線圈斷線;若所測阻值極小,則判定是嚴重短路萬果局部短路是很難比較出來人這兩種情況出現,可以判定此線圈是坏的,不能用。如果檢測電阻與原確定的或標稱阻值相差不大,可判定此線圈是好的。此種情況,我們就可以根據以下幾種情況,去判斷線圈的質量即Q值的大小。線圈的電感量相同時,其直流電阻越小,Q值越高;所用導線的直徑越大,其Q值越大;若採用多股線繞制時,導線的股數越多,Q值越高;線圈骨架(或鐵芯)所用材料的損耗越小,其Q值越高。例如,高硅硅鋼片做鐵芯時,其Q值較用普通硅鋼片做鐵芯時高;線圈分布電容和漏磁越小,其Q值越高。例如,蜂房式繞法的線圈,其Q值較平繞時為高,比亂繞時也高;線圈無屏蔽罩,安裝位置週圍無金屬構件時,其Q值較高,相反,則Q值較低。屏蔽罩或金屬構件離線圈越近,其Q值降低越嚴重;對有磁芯的高頻線圈,其Q值較天磁芯時為高;磁芯的損耗越小,其Q值也越高。

    在電源濾波器中使用的低頻阻流圈,其Q值大小並不太重要,而電感量L的大小卻對濾波效果影響較大。要注意,低頻阻流圈在使用中,多通過較大直流,為防止磁飽和,其鐵芯要求順插,使其具有較大氣隙。為防止線圈與鐵芯發生擊穿現象,二者之間的絕緣應符合要求。所以,在使用前還應進行線圈與鐵芯之間絕緣電阻的檢測。具體方法與變壓器絕緣電阻的檢測方法相同(可參閱變壓器的檢測)。

    對於高頻線圈電感量L由於測試起來更為麻煩,一般都根據在電路使用效果適當調整,以確定其電感量是否合適。

    對於多個繞組的線圈,還要用萬用表檢測各繞組之間線圈是否短路;對於具有鐵芯和金屬屏蔽罩的線圈,要測量其繞組與鐵芯或金屬屏蔽罩之間是否短路。

模電感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,常用於 電腦的開關電源中過濾共模的電磁干擾信號。在板卡設計中,共模電感也是起EMI濾波的作用,用於抑制高速信號線產生的電磁波向外輻射發射。
 
  小知識:EMI(Electro Magnetic Interference,電磁干擾)
 
   計算機內部的主板上混合了各種高頻電路、數字電路和模擬電路,它們工作時會產生大量高頻電磁波互相幹擾,這就是EMI。EMI還會通過主板布線或外接線纜向外發射,造成電磁輻射污染,不但影響其他的電子設備正常工作,還對人體有害。
 
  PC板卡上的芯片在工作過程中既是一個電磁干擾對象,也是一個電磁干擾源。總的來說,我們可以把這些電磁干擾分成兩類:串模干擾(差模干擾)與共模干擾(接地干擾)。以主板上的兩條PCB走線(連接主板各元件的導線)為例,所謂串模干擾,指的是兩條走線之間的干擾;而共模干擾則是兩條走線和PCB地線之間的電位差引起的干擾。串模干擾電流作用於兩條信號線間,其傳導方向與波形和信號電流一致;共模干擾電流作用在信號線路和地線之間,干擾電流在兩條信號線上各流過二分之一且同向,並以地線為公共迴路.
 
  
  共模电感常识 - 杜飒 - 独赏天蓝

 
  如果板卡產生的共模電流不經過衰減過濾(尤其是像USB和IEEE 1394接口這種高速接口走線上的共模電流),那麼共模干擾電流就很容易通過接口數據線產生電磁輻射——在線纜中因共模電流而產生的共模輻射。美國FCC、國際無線電干擾特別委員會的CISPR22以及我國的GB9254等標準規範等都對信息技術設備通信端口的共模傳導干擾和輻射發射有相關的限制要求。為了消除信號線上輸入的干擾信號及感應的各種干擾,我們必須合理安排濾波電路來過濾共模和串模的干擾,共模電感就是濾波電路中的一個組成部分。
 
  
  共模电感常识 - 杜飒 - 独赏天蓝

2 3

共模電感實質上是一個雙向濾波器:一方面要濾除信號線上共模電磁干擾,另一方面又要抑制本身不向外發出電磁干擾,避免影響同一電磁環境下其他電子設備的正常工作。
 
  圖2是我們常見的共模電感的內部電路示意圖,在實際電路設計中,還可以採用多級共模電路來更好地濾除電磁干擾。此外,在主板上我們也能看到一種貼片式的共模電感(圖3),其結構和功能與直立式共模電感幾乎是一樣的。
 

共模電感工作原理

  為什麼共模電感能防EMI?要弄清楚這點,我們需要從共模電感的結構開始分析。
 
  共模電感的濾波電路,La和Lb就是共模電感線圈。這兩個線圈繞在同一鐵芯上,匝數和相位都相同(繞制反向)。這樣,當電路中的正常電流流經共模電感時,電流在同相位繞制的電感線圈中產生反向的磁場而相互抵消,此時正常信號電流主要受線圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻尼);當有共模電流流經線圈時,由於共模電流的同向性,會在線圈內產生同向的磁場而增大線圈的感抗,使線圈表現為高阻抗,產生較強的阻尼效果,以此衰減共模電流,達到濾波的目的。
 
  事實上,將這個濾波電路一端接干擾源,另一端接被干擾設備,則La和C1,Lb和C2就構成兩組低通濾波器,可以使線路上的共模EMI信號被控制在很低的電平上。該電路既可以抑制外部的EMI信號傳入,又可以衰減線路自身工作時產生的EMI信號,能有效地降低EMI干擾強度。
 
  現在國內生產的一種小型共模電感,採用高頻之雜訊抑制對策,共模扼流線圈結構,訊號不衰減,體積小、使用方便,具有平衡度佳、使用方便、高品質等優點。廣氾使用在雙平衡調音裝置、多頻變壓器、阻抗變壓器、平衡及不平衡轉換變壓器...等。
 
  還有一種共模濾波器電感/EMI濾波器電感採用鐵氧體磁心,雙線並繞,雜訊抑制對策佳,高共模噪音抑制和低差模噪聲信號抑制,低差模噪聲信號抑制干擾源,在高速信號中難以變形,體積小、使用方便,具有平衡度佳、使用方便、高品質等優點。廣氾使用在抑制電子設備EMI噪音、個人電腦及外圍設備的 USB線路、DVC、STB的IEEE1394線路、液晶顯示面板、低壓微分信號...等

高頻電子變壓器

變壓器基本原理,讓您全面了解



變壓器幾乎在所有的電子產品中都要用到,它原理簡單但根據不同的使用場合(不同的用途)變壓器的繞制工藝會有所不同的要求。變壓器的功能主要有:電壓變換;阻抗變換;隔離;穩壓(磁飽和變壓器)等,變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型鐵芯。


變壓器按用途可以分為:配電變壓器、電力變壓器、 全密封變壓器、組合式變壓器、干式變壓器、 單相變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電抗器、抗用變壓器、防雷變壓器、箱式變壓器、箱式變電器。


變壓器的最基本型式,包括兩組繞有導線之線圈,並且彼此以電感方式稱合一起。當一交流電流(具有某一已知頻率)流於其中之一組線圈時,于另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓,而感應的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。


一般指連接交流電源的線圈稱之為「一次線圈」(Primary coil);而跨於此線圈的電壓稱之為「一次電壓.」。在二次線圈的感應電壓可能大於或小於一次電壓,是由一次線圈與二次線圈問的「匝數比」所決定的。因此,變壓器區分為升壓與降壓變壓器兩種。


大部份的變壓器均有固定的鐵芯,其上繞有一次與二次的線圈。基於鐵材的高導磁性,大部份磁通量侷限在鐵芯里,因此,兩組線圈藉此可以獲得相當高程度之磁耦合。在一些變壓器中,線圈與鐵芯二者間緊密地結合,其一次與二次電壓的比值幾乎與二者之線圈匝數比相同。因此,變壓器之匝數比,一般可作為變壓器升壓或降壓的參考指標。由於此項升壓與降壓的功能,使得變壓器已成為現代化電力系統之一重要附屬物,提升輸電電壓使得長途輸送電力更為經濟,至於降壓變壓器,它使得電力運用方面更加多元化,吾人可以如是說,倘無變壓器,則現代工業實無法達到目前發展的現況。


[1] 電子變壓器除了體積較小外,在電力變壓器與電子變壓器二者之間,並沒有明確的分界線。一般提供60Hz電力網絡之電源均非常龐大,它可能是涵蓋有半個洲地區那般大的容量。電子裝置的電力限制,通常受限於整流、放大,與系統其它組件的能力,其中有些部份屬放大電力者,但如與電力系統發電能力相比較,它仍然歸屬於小電力之範圍。


各種電子裝備常用到變壓器,理由是:提供各種電壓階層確保系統正常操作;提供系統中以不同電位操作部份得以電氣隔離;對交流電流提供高阻抗,但對直流則提供低的阻抗;在不同的電位下,維持或修飾波形與頻率響應。「阻抗」其中之一項重要概念,亦即電子學特性之一,其乃預設一種設備,即當電路組件阻抗系從一階層改變到另外的一個階層時,其間即使用到一種設備-變壓器。

 

電源變壓器的特性參數

 

 

  變壓器鐵芯損耗與頻率關係很大,故應根據使用頻率來設計和使用,這種頻率稱工作頻率。

  2 額定功率

  在規定的頻率和電壓下,變壓器能長期工作,而不超過規定溫升的輸出功率。

  3 額定電壓

  指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓,工作時不得大於規定值。

  4 電壓比

  指變壓器初級電壓和次級電壓的比值,有空載電壓比和負載電壓比的區別。

  5 空載電流

  變壓器次級開路時,初級仍有一定的電流,這部分電流稱為空載電流。空載電流由磁化電流(產生磁通)和鐵損電流(由鐵芯損耗引起)組成。對於50Hz電源變壓器而言,空載電流基本上等於磁化電流。

  6 空載損耗

指變壓器次級開路時,在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗,其次是空載電流在初級線圈銅阻上產生的損耗(銅損),這部分損耗很小。

  7 效率

  指次級功率P2與初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大,效率就愈高。

  8 絕緣電阻

  表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關。

 

橋堆
主要作用是整流,就是由幾個二極管組成的橋式電路,最常用的是四腳橋堆,其中有兩個腳顯示~狀的腳,這兩個腳是輸入端,還有兩個腳是+-端,為電源的輸出端,,“~”為交流電壓輸入端,其中“+”為整流后輸出電壓的正極,“-”為輸出電壓的負極
橋式整流屬於全波整流,它不是利用副邊帶有中心抽頭的變壓器,而是用四個二極體接成電橋形式,使在電壓V2的正負半周均有電流流過負載,在負載形成單方向的全波脈動電壓

 

電子元器件存放要求乾燥通風
潮濕是電子產品質量的致命敵人,潮濕的危害已經成為影響產品質量的主要因素之一潮濕的危害已經成為影響產品質量的主要因素之一
1) 集成電路:潮濕對半導體產業的危害主要表現在潮濕能透過IC塑料封裝和從引腳等縫隙侵入IC內部,產生IC吸濕現象
在SMT過程的加熱環節中形成水蒸氣,產生的壓力導致IC樹脂封裝開裂,並使IC器件內部金屬氧化,導致產品故障。此外,當器件在PCB板的焊接過程中,因水蒸氣壓力的釋放,亦會導致虛焊
根據IPC-M190&nbsp; J-STD-033標準,在高濕空氣環境暴露后的SMD元件,必需將其放置在10%RH濕度以下的乾燥箱中放置暴露時間的10倍時間,才能恢復元件的“車間壽命”,避免報廢,保障安全

2) 液晶器件:液晶顯示屏等液晶器件的玻璃基板和偏光片、濾鏡片在生產過程中雖然要進行清洗烘乾,但待其降溫后仍然會受潮氣的影響,降低產品的合格率。因此在清洗烘乾后應存放于40%RH以下的乾燥環境中

3) 其它電子器件:電容器、陶瓷器件、接插件、開關件、焊錫、PCB、晶體、硅晶片、石英振盪器、SMT膠、電極材料粘合劑、電子漿料、高亮度器件等,均會受到潮濕的危害

4) 作業過程中的電子器件:封裝中的半成品到下一工序之間;PCB封裝前以及封裝后到通電之間;拆封后但尚未使用完的IC、BGA、PCB等;等待錫爐焊接的器件;烘烤完畢待回溫的器件;尚未包裝的產成品等,均會受到潮濕的危害

5) 成品電子整機在倉儲過程中亦會受到潮濕的危害。如在高濕度環境下存儲時間過長,將導致故障發生,對於計算機板卡CPU等會使金手指氧化導致接觸不良發生故障

電子工業產品的生產和產品的存儲環境濕度應該在40%以下。有些品種還要求濕度更低
一、IC真空密封包裝的儲存期限:
1、請注意每盒真空包裝密封日期;
2、保存期限:12個月,儲存環境條件:在溫度 < 40 < 90% R.H; 3、庫存管制:以“ 先出”為原則。
 
二、IC包裝拆封后,SMT組裝的時限:
 1、檢查濕度卡:顯示值應少於20%(藍色);
如> 30%(紅色),表示IC已吸濕氣。
2、SMT車間環境溫濕度管制:在溫度 22℃(±4℃),濕度 60% R.H(±20%)下作業;
3、拆封后,IC必須在48小時內完成SMT焊接程序;
4、每班領取IC數量不可超出當班的生產用量數;
5、拆封的IC、管裝IC等必須放在乾燥櫃內儲存,乾燥櫃內濕度< 20% R.H;
三、拆封后的IC組件,如未在48小時內使用完時:
1、IC組件必須重新烘烤,以去除IC組件吸濕問題;
2、烘烤溫度條件:
2.1、可耐高溫包材,125℃(±5℃),24小時;
2.2、不可耐高溫包材,40℃(±3℃),192小時;
3、烘烤后,立即用於SMT生產,或放入適量乾燥劑再密封包裝,放入乾燥櫃內儲存。
五、IC烘烤的溫度、時間,使用要求、濕敏等級等  
首先以“來料包裝說明”的要求為準;
(如來料包裝無說明的,則以本文為準)