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一、电阻
        电阻在电路中用“R”加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。

1、参数识别:
电阻的单位为欧姆(Ω,倍率单位有:千欧(,兆欧()等。换算方法是:
1兆欧=1000千欧=1000000
电阻的参数标注方法有3,即直标法、色标法和数标法。

a、数标法主要用于贴片等小体积的电路,如:
472 表示 47×100Ω(即4.7K; 104则表示100K

b、色环标注法使用 ,现举例如下:
四色环电阻 五色环电阻(精密电阻)

2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示:
颜色 有效数字 倍率 允许偏差(%
银色 / x0.01 ±10
金色 / x0.1 ±5
黑色 0 +0 /
棕色 1 x10 ±1
红色 2 x100 ±2
橙色 3 x1000 /
黄色 4 x10000 /
绿色 5 x100000 ±0.5
蓝色 6 x1000000 ±0.2
紫色 7 x10000000 ±0.1
灰色 8 x100000000 /
白色 9 x1000000000 /

表面安装电阻器最初为矩形片状,20世纪80年代初出现了圆柱形。随著表面安装器件(SMD)和机电元件等向集成化、多功能化方向发展,又出现了电阻网路(Resistol·Networks)、电容网路(Capacitor Networlks)、阻容混合网路、混合积体电路
关健字: SMT元器件,SMT电阻,SMT元件,SMT电阻
表面安装电阻器和电位器

    表面安装电阻器最初为矩形片状,20世纪80年代初出现了圆柱形。随著表面安装器件(SMD)和机电元件等向集成化、多功能化方向发展,又出现了电阻网路(Resistol·Networks)、电容网路(Capacitor Networlks)、阻容混合网路、混合积体电路(Hybrid IC)等短小、扁平引脚的复合元器件。它与分立元器件相比,具有微小型化、无引脚(或扁平、矮小引脚)、尺寸标准化、特别适合在印制电路板上进行表面安装等特点。

SMT电阻器和电位器包括:
矩形片式电阻器(0402、0603、0805、1206、2010等)

圆柱型固定电阻器:

小型固定电阻网路

片式电位器

 

电容

1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。
容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)

电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。

电容的基本单位用法拉(F)表示,其他单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。
其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法
容量大的电容其容量值在电容上直接标明,10 uF/16V
容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数位表示
字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 
数字表示法:一般用三位元数位表示容量大小,前两位元表示有效数字,第三位元数字是倍率。
如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF

3、电容容量误差表
F G J K L M
允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%

片式多层陶瓷电容器(SMD)新生产工艺主要分为流延、丝印、叠膜、分割、引焊封装。其采用丝印技术把可焊性好的导电材料直接丝印到陶瓷介质上,解决了可焊性及产品一致性的问题。新陶瓷电容生产工艺生产电容速度快、电容品质好、精度高、成本低、一致性好

SMD陶瓷电容资料
1NPOCOG)一类电介质,电气性能电稳定,基本上不随温度、电压与时间的改变而改变,适用于对稳定性要求高的高频电路。可在电路中作温度补偿之用。
一般规律:容量小,精度高,温漂小。
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
温漂:±30PPM/
注:PPM为百万分之一。
耐焊性:
温度:265± 5   时间:5±1S 覆盖率:75%
2X7RX5R二类电介质,电性能较稳定,在温度、电压与时间改变时性能的变化不显著,适用于隔直、偶合、旁路与对容量稳定性要求不高的鉴频电路。由于这种电介质是一种强电介质,因而能造出容量比NPO介质更大的电容器。
一般规律:
容量:100PF~10UF
精度:J=±5%   K=±10%   M=±20%
温漂:±15%
注:X7R一般用于高压;X5R用于一般情况,较常用。
耐焊性:
温度:265± 5   时间:5±1S 覆盖率:75%
3Y5V三类电介质,具有较高的介电常数,常用于生产比容较大的、标称容量较高的大容量电容器产品,介其容量稳定性较X7R差,容量、损耗对温度、电压等测试条件较敏感。
一般规律:
容量:1000PF~10UF
精度:M=±20%   S=+50/-20%   Z=+80/-20%   P=+100/-0%
温漂:+30%~-80%
耐焊性:
温度:265± 5   时间:5±1S 覆盖率:75%

 

电容的特性

1:电容器是一种能储存电荷的容器
它是由两片靠得较近的金属片,中间再隔以绝缘物质而组成的.按绝缘材料不同,可制成各种各样的电容器.如:云母.瓷介.纸介,电解电容器等.在构造上,又分为固定电容器和可变电容器.电容器对直流电阻力无穷大,即电容器具有隔直流作用.电容器对交流电的阻力受交流电频率影响,即相同容量的电容器对不同频率的交流电呈现不同的容抗.为开么会出现这些现象呢\'这是因为电容器是依靠它的充放电功能来工作的,如图1,电源开关s未合上时.电容器的两片金属板和其它普通金属板样是不带电的。当开关S合上时,如图2所示,电容器正极板上的自由电子便被电源所吸引,并推送到负极板上面。由于电容器两极板之间隔有绝缘材料,所以从正极板跑过来的自由电子便在负极板上面堆积起来.正极板便因电子减少而带上正电,负极板便因电子逐渐增加而带上负电。电容器两个极板之间便有了电位差,当这个电位差与电源电压相等时,电容器的充电就停上了.此时若将电源切断,电容器仍能保持充电电压。对已充电的电容器,如果我们用导线将两个极板连接起来,由于两极板间存在的电位差,电子便会通过导线,回到正极板上,直至两极板间的电位差为零.电容器又恢复到不带电的中性状态,导线中也就没电流了.电容器的放电过程如图3所示.加在电容器两个极板上的交流电频率高,电容器的充放电次数增多;充放电电流也就增强;也就是说.电容器对于频率高的交流电的阻碍作用就减小,即容抗小,反之电容器对频率低的交流电产生的容抗大.对于同一频率的交流电电.电容器的容量越大,容抗就越小,容量越小,容抗就越大.
2:电容器的参数与分类

在电子产品中,电容器是必不可少的电子器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多,因此,我们不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性,而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点,以及机械或环境的限制条件等。这里将对电容器的主要参数及其应用做简单说明。
1. 标称电容量( C R )。电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在 5000pF 以下);纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中(大约在 0.005uF~1.0uF);通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。
2. 类别温度范围。电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围。该范围取决于它相应类别的温度极限值,如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的 环境温度)等。
3. 额定电压( U R )。在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器上的 直流电压或 交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高电压场和时,必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/ 电极层之间存在空隙而产生的,它除了可以产生损坏设备的寄生信号外,还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下,电晕特别容易发生。对于所有的电容器,在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。
4. 损耗角正切( tg )。在规定频率的正弦电压下,电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。在实际应用中,电容器并不是一个纯电容,其内部还有等效电阻,它的简化等效电路如附图所示。对于电子设备来说,要求 RS 愈小愈好,也就是说要求损耗功率小,其与电容的功率的夹角要小。
5. 电容器的温度特性。通常是以 20 基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。
6. 使用寿命。电容器的使用寿命随温度的增加而减小。主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。
7. 绝缘电阻。由于温升引起电子活动增加,因此温度升高将使绝缘电阻降低。
    电容器包括固定电容器和可变电容器两大类。其中固定电容器又可根据其介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/ 塑料薄膜电容器、
3:电容的类别和符号
电容的种类也很多,为了区别开来,也常用几个拉丁字母来表示电容的类别,如图1所示。 个字母C表示电容,第二个字母表示介质材料,第三个字母以后表示形状、结构等。上图是小型纸介电容,下图是立式矩开密封纸介电容。表1列出电容的类别和符号。表2是常用电容的几项特性。 
4:电解电容极性的判别
不知道极性的电解电容可用万用表的电阻挡测量其极性。
我们知道只有电解电容的正极接电源正(电阻挡时的黑表笔),负端接电源负(电阻挡时的红表笔)时,电解电容的漏电流才小(漏电阻大)。反之,则电解电容的漏电流增加(漏电阻减小)。
 测量时,先假定某极为“ + ”极,让其与万用表的黑表笔相接,另一电极与万用表的红表笔相接,记下表针停止的刻度(表针靠左阻值大),然后将电容器放电(既两根引线碰一下),两只表笔对调,重新进行测量。两次测量中,表针 停留的位置靠左(阻值大)的那次,黑表笔接的就是电解电容的正极。
测量时 选用 R*100 R*1K 挡。 用万用表判断电容器质量
5:用万用表判断电容器质量 
视电解电容器容量大小,通常选用万用表的 R×10 R×100 R×1K 挡进行测试判断。红、黑表笔分别接电容器的负极(每次测试前,需将电容器放电),由表针的偏摆来判断电容器质量。若表针迅速向右摆起,然后慢慢向左退回原位,一般来说电容器是好的。如果表针摆起后不再回转,说明电容器已经击穿。如果表针摆起后逐渐退回到某一位置停位,则说明电容器已经漏电。如果表针摆不起来,说明电容器电解质已经干涸推失去容量。 
有些漏电的电容器,用上述方法不易准确判断出好坏。当电容器的耐压值大于万用表内电池电压值时,根据电解电容器正向充电时漏电电流小,反向充电时漏电电流大的特点,可采用R×10K 挡,对电容器进行反向充电,观察表针停留处是否稳定(即反向漏电电流是否恒定),由此判断电容器质量,准确度较高。黑表笔接电容器的负极,红表笔接电容器的正极,表针迅速摆起,然后逐渐退至某处停留不动,则说明电容器是好的,凡是表针在某一位置停留不稳或停留后又逐渐慢慢向右移动的电容器已经漏电,不能继续使用了。表针一般停留并稳定在 50 200K 刻度范围内。
6:电容的用途

电容的用途非常多,主要有如下几种:
1.隔直流:crm作用是阻止直流通过而让交流通过。
2.旁路(去耦):saas为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
3.耦合:作为两个电路之间的连接,展览公司允许交流信号通过并传输到下一级电路
4.滤波:这个对DIY而言很重要,显卡上的电容基本都是这个作用。
5.温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。
6.计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。
7.调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。
8.整流:在预定的时间展台设计开或者关半闭导体开关元件。
9.储能:储存电能,用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯,加热设备等等。(如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准,一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。

 

贴片电容容值偏低的原因及解决方法

1、测试条件对测量结果的影响、

2、测量仪器的差异对测量结果的影响、

3、影响高容量电容容值测量偏低的因素,分析贴片电容容值偏低的原因,给出解决方法,首先考虑测量条件的问题。

 

  很多人都会犯的错误,就是乱使用测量仪器判断贴片电容出现的问题,要想解决问题,首先要测试数据找到问题所在,下面进瑞电子为大家详解贴片电容容值偏低的原因及解决方法。

 

 

1、测试条件对测量结果的影响

  首先考虑测量条件的问题,对于不同容值的贴片电容会采用不同的测试条件来测量容值,主要在测试电压的设定和测试频率的设定上有区别,下表所示为不同容值的量测条件:

 

电容

AC 电压

频率

 

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、测量仪器的差异对测量结果的影响

 

  大容量的电容(通常指1UF以上)测量时更容易出现容值偏低的现象,造成这种现象的主要原因是施加在电容两端的实际电压不能达到测试条件所需求的电压,这是因为加在电容两端的测试电压由于仪器内部阻抗分压的原因与实际显示的设定电压不一致。为了使测量结果误差降到 ,我们建议将仪器调校并尽量把仪器的设定电压跟实际加在电容两端所测的电压尽量调整,使实际于待测电容上输的出电压一致。

 

  注意: 上表中所示的电压是指实际加在测试电容两端的有效电压(理想电压)

  由于测试仪器的原因,加在电容两端实际的輸出电压与设定的测量电压(理想电压)实际上可能会有所出入。

 

  3、影响高容量电容容值测量偏低的因素

 

  (1) 测试仪器內部的阻抗之大小影响

  由于不同的测试仪器之间的內部阻抗都不同,造成仪器将总电压分压而使加在测试电容两端的实际电压变小。在实际的测试过程中,我们有必要先使用万用表等工具测试夹具两端的实际电压,以确定加在测试贴片电容两端的输出电压。

 

  (2)不同阻抗的测试仪器的输出电压对比如下:

   仪器内阻100Ω

   1V*(100Ω/(100Ω+16Ω))=0.86V

   10uF测试电容的两端电压:

   1V*(16Ω/(100Ω+16Ω))=0.14V

   平均电容值读数:6-7uF

   仪器内阻 1.5Ω:

   1V*(1.5Ω/(1.5Ω+16Ω))=0.086V

   10uF测试电容两端电压:

   1V*(16Ω(1.5Ω+16Ω))=0.914V

   平均电容值读数:9-10uF

 

  4. 测量环境条件对测量结果的影响

   贴片陶瓷电容系列产品被称为非温度补偿性元件,即在不同的工作环境下,电容量会有比较显著的变化,在不同的工作环境下,电容标称值与实际容值之间的差异。例如,在40℃的测试容量将比25℃的测试容量低了接近20%。由此可见,在外部环境温度比较高的情况下,电容容值的测试值就会显得偏低。我们通常建议放置在20℃的环境下一段时间,使材料处于稳定的测试环境下在进行容值测试。

    5、贴片陶瓷电容产品材料老化现象
    材料老化是指电容的容值随着时间降低的现象,这再所有以铁电系材料做介电质的材料产品中均有发生,是一种自然的不可避免的现象。原因是因为内部晶体结构随温度和时间产生了变化导致了容值的下降,属于可逆现象。当对老化的材料施加高于材料居里温度段时间后(建议进行容值恢复所使用之条件为150℃/1hour),当环境温度恢复到常温后(常温25℃下放置24小时),材料的分子结构将会回到原始的状态。材料将由此开始老化的又一个循环,贴片电容的容值将恢复到正常规格之内。

    用以上方式验证,把测试容量偏低的电容器浸在锡炉或者回流焊后,再进行测试,容值会恢复到正常范围之间。

 

  提醒一下!贴片电容与其他电容不同,数据也有不同之处

 

 固态电容的特点

什么是固态电容和液态电容呢。固态电容全称为:固态铝质电解电容。它与普通电容(即液态铝质电解电容) 差别在于采用了不同的介电材料,液态铝电容介电材料为电解液,而固态电容的介电材料则为导电性高分子。

那固态电容又好在哪里呢?

长时间使用电脑的朋友,一定有过或者听过由于主板电容导致电脑不稳定,甚至于主板电容爆裂的事情!那就是因为一方面主板在长时间使用中,过热导致电解液受热膨胀,导致电容失去作用甚至由于超过沸点导致膨胀爆裂!另一方面是,如果主板在长期不通电的情形下,电解液容易与氧化铝形成化学反应,造成开机或通电时形成爆炸的现象。但是如果采用固态电容,就完全没有这样的隐患和危险了!

由于固态电容采用导电性高分子产品作为介电材料,该材料不会与氧化铝产生作用,通电后不致于发生爆炸的现象;同时它为固态产品,自然也就不存在由于受热膨胀导致爆裂的情况了。

固态电容的具体特点包括:

1、固定电压和电流的使用寿命长;

2、低阻抗、低电子旋转共振、高性能、高热稳定性;

3、低阻抗-电阻没有气体或者液体的电解媒质;

4、超物理特性

5、比传统气态或者液体电解电容高500次的电气传导;

6、采用固态介电材料,根本不存在漏液及爆浆问题;

7、低阻抗:固态电容一般都可做到10毫欧

 

固态电容全称为:固态铝质电解电容,
固态电容的介电材料则为导电性高分子.该材料不会与氧化铝产生作用,通电后不致于发生爆炸的现象.
固态电容具备环保、低阻抗、高低温稳定、耐高纹波及高信赖度等优越特性,是目前电解电容产品中 阶的产品

 

二极体的工作原理  
 

 

 半导体电子器件,有两个PN结组成。
二极体容许电流向一特定方向流动,并阻止电流由相反方向流动。早期的二极体多使用真空管,后期则多使用半导体二极体。1911年英国的物理学家 William Henry Eccles结合di=''ode(fromodos)='通道'两个拉丁字根的意思,造出二极体(diode)这个字来。
二极体在电路图上的代表符号。左方为阳极,右方则为阴极 二极体不同种类特性.

开关二极体 ( SwitchingDiode)是一种开关作用的电子元件。二极体容许电流向一特定方向流动,并阻止电流由相反方向流动。PN之间一层高电阻的半导体层,使少数载子的积蓄效果增加,逆回覆时间也较长。利用顺向偏压时高频率讯号较容易通过的性质,用于天线的频带切换以及高频率开关。
定电压二极体 (Reference Diode)(齐纳二极体(ZenerDiode))被施加反方向电压的场合,超过特定电压时发生Zener降伏,与电流大小无关,得到一定的电压之性质。利用此性质作成的元件。被用于作为电压的基准。藉由添加不纯物的种类、浓度,决定降伏电压(破坏电压)。另外,顺方向的特性与一般的二极体相同

隧效应二极体 (tunnel diode)、江崎二极体(Esakidiode)、透纳二极体是利用量子穿隧效应的作用,会出现顺向电压增加时流通的电流量反而减少的「负电阻」的现象。1957年由日本人江崎玲于奈发明。藉由调整不纯物的浓度、在顺向施加与Zenerbreakdown电压相等的偏压。 
发光二极体 (Light Emitting Diode.LED)是一种半导体元件。初时多用作为指示灯、显示板等;随著白光LED的出现,也被用作照明。它被誉为21世纪的新型光源,具有效率高,寿命长,不易破损等传统光源无法与之比较的优点。加正向电压时,发光二极体能发出单色、不连续的光,这是电致发光效应的一种。改变所采用的半导体材料的化学组成成分,可使发光二极体发出在近紫外线、可见光或红外线的光。

光电二极体(photodiode)光线射入PN接合,P领域的电洞、N领域的电子集合,产生电压(光电效应)。藉由测量此电压或电流,可作为光感应器使用。有PNPIN、萧特基、APD等类型。太阳电池也是利用此种效应。定电流二极体(CRD,Current RegulativeDiode)被施加顺方向电压的场合,无论电压多少,可以得到一定的电流的元件。通常的电流容量在1~15mA的范围。虽然被称为二极体,但是构造、动作原理都与接合型电场效应电晶体相似。

变容二极体(variablecapacitance diodevaractordiode施加逆向电压的场合,二极体PN接合的空乏层厚度会变化,利用静电容量(接合容量)的变化的可变容量蓄电器。没有机械零件所以可靠度高,广泛应用于VCO或可变电压滤波器,也是电视接收器和行动电话不可缺少的零件。萧特基二极体(Schottky BarrierDiode)利用金属和半导体二者的接合面的'萧基 应'的整流作用。由于顺向的电压降较低,导通回复时间也短,适合用于高频率的整流。一般而言漏电流较多,突波耐受度较低。也有针对此缺点做改善的品种推出。 


二极体特性二极体具有阳极(anode)和阴极(cathode)两个端子(这些用语是来自于真空管),电流只能往单一方向流动。也就是说,电流可以从阳极流向阴极,不能从阴极流向阳极。这种作用就被称之为整流作用。而在真空管内,藉由电极之间'ja:印加'加上的电压让热电子从阴极到达阳极,因而有整流的作用。


半导体二极体中,有利用P型和N型两种半导体接合面的PN接合效应,也有利用金属与半导体接合产生的萧基 应达成整流作用的类型。若是PN接合型的二极体,在P型侧就是阳极,N型侧则是阴极。顺向偏压(bias)二极体的阳极侧施加正电压,阴极侧施加负电压这样就称为顺向偏压。如此N型半导体被注入电子,P型半导体被注入电洞。这样一来,让主要载子过剩,空乏层缩小、消灭,正负载子在接合部附近结合并消灭。整体来看,电子从阴极流向阳极(电流则是由阳极流向阴极)。在这个领域,电流随著偏压的增加也急遽地增加。伴随著电子与电洞的再结合,两者所带有的能量转变为热(和光)的形式被放出。另,能让顺向电流通过的必要电压被称为顺向压降。逆向偏压在阳极侧施加负电压,就是逆向偏压。这种情况下,因为N型区域被注入电洞,P型领域被注入电子,两个领域内的主要载子都变为不足。因此结合部位的空乏层变得更大,内部的静电场也更强,扩散电位也跟著变大。这个扩散电位与外部施加的电压互相抵销,让逆向的电流更难以通过。而实际的元件虽然处于逆向偏压状态,也会有微小的逆向电流(漏电流、漂移电流)通过。而且当逆向的偏压持续增加,也会发生隧道击穿或雪崩倍增,发生急遽的电流增加。开始产生这种降伏现象的(逆向)电压被称为降伏电压或崩溃电压。超过降伏电压以后,逆向电流急遽增加的领率,就被称为降伏区(崩溃区)。在崩溃区内,电压的变化比电流的小。


齐纳二极体就积极地利用这个领域的动作特性,可以作为电压源使用。

 

二极体的导电特性

    二极体最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极体的正极流入,负极流出。下面通过简单的实验说明二极体的正向特性和反向特性。

       1、正向特性

      在电子电路中,将二极体的正极接在高电位端,负极接在低电位端,二极体就会导通,这种连接方式,称为正向偏置。必须说明,当加在二极体两端的正向电压很小时,二极体仍然不能导通,流过二极体的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值(这一数值称为“门槛电压”,锗管约为0.2V,矽管约为0.6V)以后,二极体才能直正导通。导通后二极体两端的电压基本上保持不变(锗管约为0.3V,矽管约为0.7V),称为二极体的“正向压降”。

     2、反向特性

    在电子电路中,二极体的正极接在低电位端,负极接在高电位端,此时二极体中几乎没有电流流过,此时二极体处于截止状态,这种连接方式,称为反向偏置。二极体处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极体,称为漏电流。当二极体两端的反向电压增大到某一数值,反向电流会急剧增大,二极体将失去单方向导电特性,这种状态称为二极体的击穿。

二极体的主要参数

    用来表示二极体的性能好坏和适用范围的技术指标,称为二极体的参数。不同类型的二极体有不同的特性参数。对初学者而言,必须了解以下几个主要参数:

1、额定正向工作电流

是指二极体长期连续工作时允许通过的 正向电流值。因为电流通过管子时会使管芯发热,温度上升,温度超过容许限度(矽管为140左右,锗管为90左右)时,就会使管芯过热而损坏。所以,二极体使用中不要超过二极体额定正向工作电流值。例如,常用的IN40014007型锗二极体的额定正向工作电流为 1A

2、 反向工作电压

加在二极体两端的反向电压高到一定值时,会将管子击穿,失去单向导电能力。为了保证使用安全,规定了 反向工作电压值。例如,IN4001二极体反向耐压为50VIN4007反向耐压为1000V

3、反向电流
反向电流是指二极体在规定的温度和 反向电压作用下,流过二极体的反向电流。反向电流越小,管子的单方向导电性能越好。值得注意的是反向电流与温度有著密切的关系,大约温度每升高10,反向电流增大一倍。例如2AP1型锗二极体,在25时反向电流若为250uA,温度升高到35,反向电流将上升到500uA,依此类推,在75时,它的反向电流已达8mA,不仅失去了单方向导电特性,还会使管子过热而损坏。又如,2CP10型矽二极体,25时反向电流仅为5uA,温度升高到75时,反向电流也不过160uA。故矽二极体比锗二极体在高温下具有较好的稳定性。

测试二极体的好坏

    初学者在业余条件下可以使用万用表测试二极体性能的好坏。测试前先把万用表的转换开关拨到欧姆档的RX1K档位(注意不要使用RX1档,以免电流过大烧坏二极体),再将红、黑两根表笔短路,进行欧姆调零。

1、正向特性测试

    把万用表的黑表笔(表内正极)搭触二极体的正极,,红表笔(表内负极)搭触二极体的负极。若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间,这时的阻值就是二极体的正向电阻,一般正向电阻越小越好。若正向电阻为0值,说明管芯短路损坏,若正向电阻接近无穷大值,说明管芯断路。短路和断路的管子都不能使用。

2、反向特性测试

    把万且表的红表笔搭触二极体的正极,黑表笔搭触二极体的负极,若表针指在无穷大值或接近无穷大值,管子就是合格的。

二极体的应用

1、整流二极体

    利用二极体单向导电性,可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

2、开关元件

    二极体在正向电压作用下电阻很小,处于导通状态,相当于一只接通的开关;在反向电压作用下,电阻很大,处于截止状态,如同一只断开的开关。利用二极体的开关特性,可以组成各种逻辑电路。

3、限幅元件

    二极体正向导通后,它的正向压降基本保持不变(矽管为0.7V,锗管为0.3V)。利用这一特性,在电路中作为限幅元件,可以把信号幅度限制在一定范围内。

4、继流二极体

    在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。

5、检波二极体

    在收音机中起检波作用。

6、变容二极体

    使用于电视机的高频头中。

 

   什么是场效应管?
   场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。一般的晶体管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件,具有输入电阻高(108~109Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
  一、场效应管的分类
 
  场效应管分结型、绝缘栅型两大类。结型场效应管(JFET)因有两个PN结而得名,绝缘栅型场效应管(JGFET)则因栅极与其它电极完全绝缘而得名。目前在绝缘栅型场效应管中,应用最为广泛的是MOS场效应管,简称mos管(即金属-氧化物-半导体场效应管MOSFET);此外还有PMOS、NMOS和VMOS功率场效应管,以及最近刚问世的πMOS场效应管、VMOS功率模块等。
  按沟道半导体材料的不同,结型和绝缘栅型各分沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分,场效应管又可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的,也有增强型的。
  场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类。
  二、场效应三极管的型号命名方法
  现行有两种命名方法。
   种命名方法与双极型三极管相同,第三位字母J代表结型场效应管,O代表绝缘栅场效应管。第二位字母代表 材料,D是P型硅,反型层是N沟道;C是N型硅P沟道。例如,3DJ6D是结型N沟道场效应三极管,3DO6C 是绝缘栅型N沟道场效应三极管。
  第二种命名方法是CS××#,CS代表场效应管,××以数字代表型号的序号,#用字母代表同一型号中的不同规格。例如CS14A、CS45G等。
  三、场效应管的参数
  场效应管的参数很多,包括直流参数、交流参数和极限参数,但一般使用时关注以下主要参数:
  1、I DSS — 饱和漏源电流。是指结型或耗尽型绝缘栅场效应管中,栅极电压U GS=0时的漏源电流。
  2、UP
  工作在开关状态下的三极管都可以叫开关管。三极管有PNP、NPN、单结晶体管等。

 


MOS 管的原理(场效应电晶体放大器)

 

 

 

 

双极型电晶体把输入端电流的微小变化放大后,在输出端输出一个大的电流变化。双极型电晶体的增益就定义为输出输入电流之比(beta)。另一种电晶体,叫做场效应管(FET),把输入电压的变化转化为输出电流的变化。FET的增益等于它的transconductance 定义为输出电流的变化和输入电压变化之比。

   场效应管的名字也来源于它的输入端(称为gate)通过投影一个电场在一个绝缘层上来影响流过电晶体的电流。事实上没有电流流过这个绝缘体,所以FET管的GATE电流非常小。最普通的FET用一薄层二氧化矽来作为GATE极下的绝缘体。这种电晶体称为金属氧化物半导体(MOS)电晶体,或,金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。因为MOS管更小更省电,所以他们已经在很多应用场合取代了双极型电晶体
 

1、场效应电晶体具有较高输入阻抗和低杂讯等优点,因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级,可以获得一般电晶体很难达到的性能。

2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类,其控制原理都是一样的。如图 1-1-1 是两种型号的表示符号:

3、场效应管与电晶体的比较
1)场效应管是电压控制元件,而电晶体是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用电晶体。
2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而电晶体是即有多数载流子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。
3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比电晶体好。
4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块矽片上,因此场效应管在大型积体电路中得到了广泛的应用

 

MOSFET与IGBT的区别

1、由于MOSFET的结构,通常它可以做到电流很大,可以到上KA,但耐压能力没有IGBT强。2、IGBT可以做很大功率,电流和电压都可以,就是一点频率不是太高,目前IGBT硬开关速度可以到100KHZ,那已经是不错了。不过相对于MOSFET的工作频率还是九牛一毛,MOSFET可以工作到几百KHZ,上MHZ,以至几十MHZ。
3、就其应用:根据其特点MOSFET应用于开关电源,镇流器,高频感应加热;高频逆变焊机;通信电源等等高频电源领域;IGBT集中应用于焊机,逆变器,变频器,电镀电解电源,超音频感应加热等领域。
开关电源(SMPS) 的性能在很大程度上依赖于功率半导体器件的选择,即开关管和整流器。
虽然没有万全的方案来解决选择IGBT还是MOSFET的问题,但针对特定SMPS应用中的IGBT 和MOSFET进行性能比较,确定关键参数的范围还是能起到一定的参考作用。
本文将对一些参数进行探讨,如硬开关和软开关ZVS(零电压转换) 拓扑中的开关损耗,并对电路和器件特性相关的三个主要功率开关损耗—导通损耗、传导损耗和关断损耗进行描述。此外,还通过举例说明二极管的恢复特性是决定MOSFET 或 IGBT导通开关损耗的主要因素,讨论二极管恢复性能对于硬开关拓扑的影响。
导通损耗
除了IGBT的电压下降时间较长外,IGBT和功率MOSFET的导通特性十分类似。由基本的IGBT等效电路(见图1)可看出,完全调节PNP BJT集电极基极区的少数载流子所需的时间导致了导通电压拖尾出现。

这种延迟引起了类饱和效应,使集电极/发射极电压不能立即下降到其VCE(sat)值。这种效应也导致了在ZVS情况下,在负载电流从组合封装的反向并联二极管转换到IGBT的集电极的瞬间,VCE电压会上升。IGBT产品规格书中列出的Eon能耗是每一转换周期Icollector与VCE乘积的时间积分,单位为焦耳,包含了与类饱和相关的其他损耗。其又分为两个Eon能量参数,Eon1和Eon2。Eon1是没有包括与硬开关二极管恢复损耗相关能耗的功率损耗;Eon2则包括了与二极管恢复相关的硬开关导通能耗,可通过恢复与IGBT组合封装的二极管相同的二极管来测量,典型的Eon2测试电路如图2所示。IGBT通过两个脉冲进行开关转换来测量Eon。 个脉冲将增大电感电流以达致所需的测试电流,然后第二个脉冲会测量测试电流在二极管上恢复的Eon损耗。

在硬开关导通的情况下,栅极驱动电压和阻抗以及整流二极管的恢复特性决定了Eon开关损耗。对于像传统CCM升压PFC电路来说,升压二极管恢复特性在Eon (导通) 能耗的控制中极为重要。除了选择具有最小Trr和QRR的升压二极管之外,确保该二极管拥有软恢复特性也非常重要。软化度,即tb/ta比率,对开关器件产生的电气噪声和电压尖脉冲有相当的影响。某些高速二极管在时间tb内,从IRM(REC)开始的电流下降速率(di/dt)很高,故会在电路寄生电感中产生高电压尖脉冲。这些电压尖脉冲会引起电磁干扰(EMI),并可能在二极管上导致过高的反向电压。
在硬开关电路中,如全桥和半桥拓扑中,与IGBT组合封装的是快恢复管或MOSFET体二极管,当对应的开关管导通时二极管有电流经过,因而二极管的恢复特性决定了Eon损耗。所以,选择具有快速体二极管恢复特性的MOSFET十分重要。不幸的是,MOSFET的寄生二极管或体二极管的恢复特性比业界目前使用的分立二极管要缓慢。因此,对于硬开关MOSFET应用而言,体二极管常常是决定SMPS工作频率的限制因素。
一般来说,IGBT组合封装二极管的选择要与其应用匹配,具有较低正向传导损耗的较慢型超快二极管与较慢的低VCE(sat)电机驱动IGBT组合封装在一起。相反地,软恢复超快二极管,可与高频SMPS2开关模式IGBT组合封装在一起。
除了选择正确的二极管外,设计人员还能够通过调节栅极驱动导通源阻抗来控制Eon损耗。降低驱动源阻抗将提高IGBT或MOSFET的导通di/dt及减小Eon损耗。Eon损耗和EMI需要折中,因为较高的di/dt会导致电压尖脉冲、辐射和传导EMI增加。为选择正确的栅极驱动阻抗以满足导通di/dt 的需求,可能需要进行电路内部测试与验证,然后根据MOSFET转换曲线可以确定大概的值 (见图3)。
假定在导通时,FET电流上升到10A,根据图3中25℃的那条曲线,为了达到10A的值,栅极电压必须从5.2V转换到6.7V,平均GFS为10A/(6.7V-5.2V)=6.7mΩ。

公式1 获得所需导通di/dt的栅极驱动阻抗
把平均GFS值运用到公式1中,得到栅极驱动电压Vdrive=10V,所需的 di/dt=600A/μs,FCP11N60典型值VGS(avg)=6V,Ciss=1200pF;于是可以计算出导通栅极驱动阻抗为37Ω。由于在图3的曲线中瞬态GFS值是一条斜线,会在Eon期间出现变化,意味着di/dt也会变化。呈指数衰减的栅极驱动电流Vdrive和下降的Ciss作为VGS的函数也进入了该公式,表现具有令人惊讶的线性电流上升的总体效应。


同样的,IGBT也可以进行类似的栅极驱动导通阻抗计算,VGE(avg) 和GFS可以通过IGBT的转换特性曲线来确定,并应用VGE(avg)下的CIES值代替Ciss。计算所得的IGBT导通栅极驱动阻抗为100Ω,该值比前面的37Ω高,表明IGBT GFS较高,而CIES较低。这里的关键之处在于,为了从MOSFET转换到IGBT,必须对栅极驱动电路进行调节。
传导损耗需谨慎
在比较额定值为600V的器件时,IGBT的传导损耗一般比相同芯片大小的600 V MOSFET少。这种比较应该是在集电极和漏极电流密度可明显感测,并在指明最差情况下的工作结温下进行的。例如,FGP20N6S2 SMPS2 IGBT 和 FCP11N60 SuperFET均具有1℃/W的RθJC值。图4显示了在125℃的结温下传导损耗与直流电流的关系,图中曲线表明在直流电流大于2.92A后,MOSFET的传导损耗更大。

不过,图4中的直流传导损耗比较不适用于大部分应用。同时,图5中显示了传导损耗在CCM (连续电流模式)、升压PFC电路,125℃的结温以及85V的交流输入电压Vac和400 Vdc直流输出电压的工作模式下的比较曲线。图中,MOSFET-IGBT的曲线相交点为2.65A RMS。对PFC电路而言,当交流输入电流大于2.65A RMS时,MOSFET具有较大的传导损耗。2.65A PFC交流输入电流等于MOSFET中由公式2计算所得的2.29A RMS。MOSFET传导损耗、I2R,利用公式2定义的电流和MOSFET 125℃的RDS(on)可以计算得出。把RDS(on)随漏极电流变化的因素考虑在内,该传导损耗还可以进一步精确化,这种关系如图6所示。

一篇名为“如何将功率MOSFET的RDS(on)对漏极电流瞬态值的依赖性包含到高频三相PWM逆变器的传导损耗计算中”的IEEE文章描述了如何确定漏极电流对传导损耗的影响。作为ID之函数,RDS(on)变化对大多数SMPS拓扑的影响很小。例如,在PFC电路中,当FCP11N60 MOSFET的峰值电流ID为11A——两倍于5.5A (规格书中RDS(on) 的测试条件) 时,RDS(on)的有效值和传导损耗会增加5%。
在MOSFET传导极小占空比的高脉冲电流拓扑结构中,应该考虑图6所示的特性。如果FCP11N60 MOSFET工作在一个电路中,其漏极电流为占空比7.5%的20A脉冲 (即5.5A RMS),则有效的RDS(on)将比5.5A(规格书中的测试电流)时的0.32欧姆大25%。

公式2 CCM PFC电路中的RMS电流
式2中,Iacrms是PFC电路RMS输入电流;Vac是PFC电路RMS输入电压;Vout是直流输出电压。
在实际应用中,计算IGBT在类似PFC电路中的传导损耗将更加复杂,因为每个开关周期都在不同的IC上进行。IGBT的VCE(sat)不能由一个阻抗表示,比较简单直接的方法是将其表示为阻抗RFCE串联一个固定VFCE电压,VCE(ICE)=ICE×RFCE+VFCE。于是,传导损耗便可以计算为平均集电极电流与VFCE的乘积,加上RMS集电极电流的平方,再乘以阻抗RFCE。
图5中的示例仅考虑了CCM PFC电路的传导损耗,即假定设计目标在维持最差情况下的传导损耗小于15W。以FCP11N60 MOSFET为例,该电路被限制在5.8A,而FGP20N6S2 IGBT可以在9.8A的交流输入电流下工作。它可以传导超过MOSFET 70% 的功率。
虽然IGBT的传导损耗较小,但大多数600V IGBT都是PT (穿透) 型器件。PT器件具有NTC (负温度系数)特性,不能并联分流。或许,这些器件可以通过匹配器件VCE(sat)、VGE(TH) (栅射阈值电压) 及机械封装以有限的成效进行并联,以使得IGBT芯片们的温度可以保持一致的变化。相反地,MOSFET具有PTC (正温度系数),可以提供良好的电流分流。
关断损耗 —问题尚未结束
在硬开关、钳位感性电路中,MOSFET的关断损耗比IGBT低得多,原因在于IGBT 的拖尾电流,这与清除图1中PNP BJT的少数载流子有关。图7显示了集电极电流ICE和结温Tj的函数Eoff,其曲线在大多数IGBT数据表中都有提供。这些曲线基于钳位感性电路且测试电压相同,并包含拖尾电流能量损耗。

图2显示了用于测量IGBT Eoff的典型测试电路, 它的测试电压,即图2中的VDD,因不同制造商及个别器件的BVCES而异。在比较器件时应考虑这测试条件中的VDD,因为在较低的VDD钳位电压下进行测试和工作将导致Eoff能耗降低。
降低栅极驱动关断阻抗对减小IGBT Eoff损耗影响极微。如图1所示,当等效的多数载流子MOSFET关断时,在IGBT少数载流子BJT中仍存在存储时间延迟td(off)I。不过,降低Eoff驱动阻抗将会减少米勒电容CRES和关断VCE的dv/dt造成的电流注到栅极驱动回路中的风险,避免使器件重新偏置为传导状态,从而导致多个产生Eoff的开关动作。
ZVS和ZCS拓扑在降低MOSFET和IGBT的关断损耗方面很有优势。不过ZVS的工作优点在IGBT中没有那么大,因为当集电极电压上升到允许多余存储电荷进行耗散的电势值时,会引发拖尾冲击电流Eoff。ZCS拓扑可以提升 IGBT Eoff性能。正确的栅极驱动顺序可使IGBT栅极信号在第二个集电极电流过零点以前不被清除,从而显著降低IGBT ZCS Eoff 。
MOSFET的Eoff能耗是其米勒电容Crss、栅极驱动速度、栅极驱动关断源阻抗及源极功率电路路径中寄生电感的函数。该电路寄生电感Lx (如图8所示) 产生一个电势,通过限制电流速度下降而增加关断损耗。在关断时,电流下降速度di/dt由Lx和VGS(th)决定。如果Lx=5nH,VGS(th)=4V,则 电流下降速度为VGS(th)/Lx=800A/μs。

总结
在选用功率开关器件时,并没有万全的解决方案,电路拓扑、工作频率、环境温度和物理尺寸,所有这些约束都会在做出 选择时起着作用。
在具有最小Eon损耗的ZVS 和 ZCS应用中,MOSFET由于具有较快的开关速度和较少的关断损耗,因此能够在较高频率下工作。
对硬开关应用而言,MOSFET寄生二极管的恢复特性可能是个缺点。相反,由于IGBT组合封装内的二极管与特定应用匹配, 的软恢复二极管可与更高速的SMPS器件相配合。
后语
MOSFE和IGBT是没有本质区别的,人们常问的“是MOSFET好还是IGBT好”这个问题本身就是错误的。至于我们为何有时用MOSFET,有时又不用MOSFET而采用IGBT,不能简单的用好和坏来区分,来判定,需要用辩证的方法来考虑这个问题。
 

 

 半导体制造基本概念

  • 晶圆(Wafer)
  晶圆(Wafer)的生产由砂即(二氧化硅)开始,经由电弧炉的提炼还原成 冶炼级的硅,再经由盐酸氯化,产生三氯化硅,经蒸馏纯化后,透过慢速分解过程,制成棒状或粒状的「多晶硅」。一般晶圆制造厂,将多晶硅融解后,再利用硅晶种慢慢拉出单晶硅晶棒。一支85公分长,重76.6公斤的8吋硅晶棒,约需2天半时间长成。经研磨、拋光、切片后,即成半导体之原料晶圆片。
  光学显影
  光学显影是在光阻上经过曝光和显影的程序,把光罩上的图形转换到光阻下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了光阻涂布、烘烤、光罩对准、 曝光和显影等程序。小尺寸之显像分辨率,更在 IC 制程的进步上,扮演着最关键的角色。由于光学上的需要,此段制程之照明采用偏黄色的可见光。因此俗称此区为 黄光区。
  干式蚀刻技术
  在半导体的制程中,蚀刻被用来将某种材质自晶圆表面上移除。干式蚀刻(又称为电浆蚀刻)是目前最常用的蚀刻方式,其以气体作为主要的蚀刻媒介,并藉由电浆能量来驱动反应。
  电浆对蚀刻制程有物理性与化学性两方面的影响。首先,电浆会将蚀刻气体分子分解,产生能够快速蚀去材料的高活性分子。此外,电浆也会把这些化学成份离子化,使其带有电荷。
  晶圆系置于带负电的阴极之上,因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时,会以垂直角度撞击到晶圆表面。芯片制造商即是运用此特性来获得 的垂直蚀刻,而后者也是干式蚀刻的重要角色。
  基本上,随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同,蚀刻由下列两种模式单独或混会进行:
  1. 电浆内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后,将与某特定成份之表面材质起化学反应而使之气化。如此即可将表面材质移出晶圆表面,并透过抽气动作将其排出。
  2. 电浆离子可因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键,进而将晶圆表面材质分子一个个的打击或溅击(sputtering)出来。
  化学气相沉积技术
  化学气相沉积是制造微电子组件时,被用来沉积出某种薄膜(film)的技术,所沉积出的薄膜可能是介电材料(绝缘体)(dielectrics)、导体、或半导体。在进行化学气相沉积制程时,包含有被沉积材料之原子的气体,会被导入受到严密控制的制程反应室内。当这些原子在受热的昌圆表面上起化学反应时,会在晶圆表面产生一层固态薄膜。而此一化学反应通常必须使用单一或多种能量源(例如热能或无线电频率功率)。
  CVD制程产生的薄膜厚度从低于0.5微米到数微米都有,不过最重要的是其厚度都必须足够均匀。较为常见的CVD薄膜包括有:
  ■ 二气化硅(通常直接称为氧化层)
  ■ 氮化硅
  ■ 多晶硅
  ■ 耐火金属与这类金属之其硅化物
  可作为半导体组件绝缘体的二氧化硅薄膜与电浆氮化物介电层(plasmas nitride dielectrics)是目前CVD技术最广泛的应用。这类薄膜材料可以在芯片内部构成三种主要的介质薄膜:内层介电层(ILD)、内金属介电层(IMD)、以及保护层。此外、金层化学气相沉积(包括钨、铝、氮化钛、以及其它金属等)也是一种热门的CVD应用。
  物理气相沉积技术
  如其名称所示,物理气相沉积(Physical Vapor Deposition)主要是一种物理制程而非化学制程。此技术一般使用氩等钝气,藉由在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后,可将靶材原子一个个溅击出来,并使被溅击出来的材质(通常为铝、钛或其合金)如雪片般沉积在晶圆表面。制程反应室内部的高温与高真空环境,可使这些金属原子结成晶粒,再透过微影图案化(patterned)与蚀刻,来得到半导体组件所要的导电电路。
  解离金属电浆(IMP)物理气相沉积技术
  解离金属电浆是最近发展出来的物理气相沉积技术,它是在目标区与晶圆之间,利用电浆,针对从目标区溅击出来的金属原子,在其到达晶圆之前,加以离子化。离子化这些金属原子的目的是,让这些原子带有电价,进而使其行进方向受到控制,让这些原子得以垂直的方向往晶圆行进,就像电浆蚀刻及化学气相沉积制程。这样做可以让这些金属原子针对极窄、极深的结构进行沟填,以形成极均匀的表层,尤其是在 层的部份。
  高温制程
  多晶硅(poly)通常用来形容半导体晶体管之部分结构:至于在某些半导体组件上常见的磊晶硅(epi)则是长在均匀的晶圆结晶表面上的一层纯硅结晶。多晶硅与磊晶硅两种薄膜的应用状况虽然不同,却都是在类似的制程反应室中经高温(600℃至1200℃)沉积而得。
  即使快速高温制程(Rapid Thermal Processing, RTP)之工作温度范围与多晶硅及磊晶硅制程有部分重叠,其本质差异却极大。RTP并不用来沈积薄膜,而是用来修正薄膜性质与制程结果。RTP将使晶圆历经极为短暂且精确控制高温处理过程,这个过程使晶圆温度在短短的10至20秒内可自室温升到1000℃。RTP通常用于回火制程(annealing),负责控制组件内掺质原子之均匀度。此外RTP也可用来硅化金属,及透过高温来产生含硅化之化合物与硅化钛等。 的发展包括,使用快速高温制程设备在晶极重要的区域上,精确地沉积氧及氮薄膜。
  离子植入技术
  离子植入技术可将掺质以离子型态植入半导体组件的特定区域上,以获得精确的电子特性。这些离子必须先被加速至具有足够能量与速度,以穿透(植入)薄膜,到达预定的植入深度。离子植入制程可对植入区内的掺质浓度加以精密控制。基本上,此掺质浓度(剂量)系由离子束电流(离子束内之总离子数)与扫瞄率(晶圆通过离子束之次数)来控制,而离子植入之深度则由离子束能量之大小来决定。
  化学机械研磨技术
  化学机械研磨技术(Chemical Mechanical Polishing, CMP)兼其有研磨性物质的机械式研磨与酸碱溶液的化学式研磨两种作用,可以使晶圆表面达到全面性的平坦化,以利后续薄膜沉积之进行。
在CMP制程的硬设备中,研磨头被用来将晶圆压在研磨垫上并带动晶圆旋转,至于研磨垫则以相反的方向旋转。在进行研磨时,由研磨颗粒所构成的研浆会被置于晶圆与研磨垫间。影响CMP制程的变量包括有:研磨头所施的压力与晶圆的平坦度、晶圆与研磨垫的旋转速度、研浆与研磨颗粒的化学成份、温度、以及研磨垫的材质与磨损性等等。
  制程监控
  在下个制程阶段中,半导体商用CD-SEM来量测芯片内次微米电路之微距,以确保制程之正确性。一般而言,只有在微影图案(photolithographic patterning)与后续之蚀刻制程执行后,才会进行微距的量测。
  光罩检测(Retical Inspection)
光罩是高精密度的石英平板,是用来制作晶圆上电子电路图像,以利集成电路的制作。光罩必须是完美无缺,才能呈现完整的电路图像,否则不完整的图像会被复制到晶圆上。光罩检测机台则是结合影像扫描技术与 的影像处理技术,捕捉图像上的缺失。当晶圆从一个制程往下个制程进行时,图案晶圆检测系统可用来检测出晶圆上是否有瑕疵包括有微尘粒子、断线、短路、以及其它各式各样的问题。此外,对已印有电路图案的图案晶圆成品而言,则需要进行深次微米范围之瑕疵检测。一般来说,图案晶圆检测系统系以白光或雷射光来照射晶圆表面。再由一或多组侦测器接收自晶圆表面绕射出来的光线,并将该影像交由高功能软件进行底层图案消除,以辨识并发现瑕疵。
  切   割
  晶圆经过所有的制程处理及测试后,切割成壹颗颗的IC。举例来说:以0.2 微米制程技术生产,每片八吋晶圆上可制作近六百颗以上的64M DRAM。
  封   装
  制程处理的 一道手续,通常还包含了打线的过程。以金线连接芯片与导线架的线路,再封装绝缘的塑料或陶瓷外壳,并测试IC功能是否正常。由于切割与封装所需技术层面比较不高, 因此常成为一般业者用以介入半导体工业之切入点。
  300mm
  为协助晶圆制造厂克服300mm晶圆生产的挑战,应用材料提供了业界最完整的解决方案。不但拥有种类齐全的300mm晶圆制造系统,提供 服务与支持组织,还掌握 制程与制程整合的技术经验;从降低风险、增加成效,加速量产时程,到协助达成 生产力,将营运成本减到 等,以满足晶圆制造厂所有的需求。
  应用材料的300mm全方位解决方案,完整的产品线为:
  高温处理及离子植入设备(Thermal Processes and Implant)
  介质化学气相沉积(DCVD:Dielectric Chemical Vapor Deposition)
  金属沉积(Metal Deposition)
  蚀刻(Etch)
  化学机械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)
  检视与量测(Inspection & Metrology)
  制造执行系统(MES:Manufacturing Execution System)
  服务与支持(Service & Support)
  铜制程技术
  在传统铝金属导线无法突破瓶颈之情况下,经过多年的研究发展,铜导线已经开始成为半导体材料的主流,由于铜的电阻值比铝还小,因此可在较小的面积上承载较大的电流,让厂商得以生产速度更快、电路更密集,且效能可提升约30-40%的芯片。亦由于铜的抗电子迁移(electro-migration)能力比铝好,因此可减轻其电移作用,提高芯片的可靠度。在半导体制程设备供货商中,只有应用材料公司能提供完整的铜制程全方位解决方案与技术,包括薄膜沉积、蚀刻、电化学电镀及化学机械研磨等。
  应用材料公司的铜制程全方位解决方案
  在半导体组件中制造铜导线,牵涉不仅是铜的沉积,还需要一系列完整的制程步骤,并加以仔细规划,以便发挥 效能。应用材料公司为发展铜制程相关技术,已与重要客户合作多年,具有丰富的经验;此外在半导体制程设备所有供货商中,也只有应用材料公司能够提供铜导线结构的完整制程技术,包括薄膜沉积、蚀刻、电化学电镀及化学机械研磨等


三极管的原理及作用
半导体电子器件,有两个 PN 结组成,可以对电流起放大作用,有 3 个引脚,分别为集电极( c) ,基极( b) ,发射极( e . PNP NPN 型两种,以材料分有矽材料和锗材料两种。
1. 概念 :

半导体三极管也称双极型电晶体 , 晶体三极管 , 简称三极管 , 是一种电流控制电流的半导体器件 .

作用 : 把微弱信号放大成辐值较大的电信号 , 也用作无触点开关 .

2.
三极管的分类 :

a. 按材质分 : 矽管、锗管

b.
按结构分 : NPN PNP

c.
按功能分 : 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等 .

3. 晶体三极管的结构和类型 :

晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种,从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,PNP型三极管发射区"发射"的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。矽晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型.

4. 三极管的主要参数 :

a. 特徵频率 fT: f= fT , 三极管完全失去电流放大功能 . 如果工作频率大于 fT, 电路将不正常工作 .

b.
工作电压 / 电流 : 用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围 .

c. hFE:
电流放大倍数 .

d. VCEO:
集电极发射极反向击穿电压 , 表示临界饱和时的饱和电压 .

e. PCM:
允许耗散功率 .

f.
封装形式:指定该管的外观形状 , 如果其他参数都正确,封装不同将导致元件无法在 .

5. 晶体三极管的电流放大作用

晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将 ΔIc/ΔIb 的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号 “β” 表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随著三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。

6. 晶体三极管的三种工作状态

截止状态:当加在三极管发射结的电压小于 PN 结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,我们称三极管处于截止状态。

放大状态:当加在三极管发射结的电压大于 PN 结的导通电压,并处于某一恰当的值时,三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,这时基极电流对集电极电流起著控制作用,使三极管具有电流放大作用,其电流放大倍数 β ΔIc/ΔIb ,这时三极管处放大状态。

饱和导通状态:当加在三极管发射结的电压大于 PN 结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随著基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。

根据三极管工作时各个电极的电位高低,就能判别三极管的工作状态,因此,电子维修人员在维修过程中,经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压,从而判别三极管的工作情况和工作状态。

7. 三极管的封装形式和管脚识别

常用三极管的封装形式有金属封装和塑胶封装两大类,引脚的排列方式具有一定的规律,

底视图位置放置,使三个引脚构成等腰三角形的顶点上,从左向右依次为 e bc ;对于中小功率塑胶三极管按图使其平面朝向自己,三个引脚朝下放置,则从左到右依次为 e b c 。三极管只有两种类型,即 PNP 型和 NPN 型。判别时只要知道基极是 P 型材料还 N 型材料即可。当用多用电表 R×1k 挡时,黑表笔代表电源正极,如果黑表笔接基极时导通,则说明三极管的基极为 P 型材料,三极管即为 NPN 型。如果红表笔接基极导通,则说明三极管基极为 N 型材料,三极管即为 PNP 型。

目前,国内各种类型的晶体三极管有许多种,管脚的排列不尽相同,在使用中不确定管脚排列的三极管,必须进行测量确定各管脚正确的位置,或查找电晶体使用手册,明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。

 

积体电路(integrated circuit,缩写:IC)

广义的讲,IC就是半导体元件产品的统称,包括:
1.积体电路(integrated circuit,缩写:IC)
2.
,三极管.
3.
特殊电子元件.
再广义些讲还涉及所有的电子元件,象电阻,电容,电路版/PCB,等许多相关产品.
一、世界积体电路产业结构的变化及其发展历程
1958年美国德克萨斯仪器公司(TI)发明积体电路(IC)后,随著矽平面技术的发展,二十世纪六十年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的积体电路,它标志著由电子管和电晶体制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃,创造了一个前所未有的具有极强渗透力和旺盛生命力的新兴产业积体电路产业。
  回顾积体电路的发展历程,我们可以看到,自发明积体电路至今40多年以来,"从电路集成到系统集成"这句话是对IC产品从小规模积体电路(SSI)到今天特大型积体电路(ULSI)发展过程的 总结,即整个积体电路产品的发展经历了从传统的板上系统(System-on-board)到片上系统(System-on-a-chip)的过程。在这历史过程中,世界IC产业为适应技术的发展和市场的需求,其产业结构经历了三次变革。
   次变革:以加工制造为主导的IC产业发展的初级阶段
  70年代,积体电路的主流产品是微处理器、记忆体以及标准通用逻辑电路。这一时期IC制造商(IDM)在IC市场中充当主要角色,IC设计只作为附属部门而存在。这时的IC设计和半导体工艺密切相关。IC设计主要以人工为主,CAD系统仅作为资料处理和图形编程之用。IC产业仅处在以生产为导向的初级阶段。

  第二次变革:Foundry公司与IC设计公司的崛起。
  80年代,积体电路的主流产品为微处理器(MPU)、微控制器(MCU)及专用ICASIC)。这时,无生产线的IC设计公司(Fabless)与标准工艺加工线(Foundry)相结合的方式开始成为积体电路产业发展的新模式。

  随著微处理器和PC机的广泛应用和普及(特别是在通信、工业控制、消费电子等领域),IC产业已开始进入以客户为导向的阶段。一方面标准化功能的IC已难以满足整机客户对系统成本、可靠性等要求,同时整机客户则要求不断增加IC的集成度,提高保密性,减小晶片面积使系统的体积缩小,降低成本,提高产品的性能价格比,从而增强产品的竞争力,得到更多的市场份额和更丰厚的利润;另一方面,由于IC微细加工技术的进步,软体的硬体化已成为可能,为了改善系统的速度和简化程式,故各种硬体结构的ASIC如闸阵列、可编程逻辑器件(包括FPGA)、标准单元、全定制电路等应运而生,其比例在整个IC销售额中1982年已占12%;其三是随著EDA工具(电子设计自动化工具)的发展,PCB设计方法引入IC设计之中,如库的概念、工艺模拟参数及其仿真概念等,设计开始进入抽象化阶段,使设计过程可以独立于生产工艺而存在。有远见的整机厂商和创业者包括风险投资基金(VC)看到ASIC的市场和发展前景,纷纷开始成立专业设计公司和IC设计部门,一种无生产线的积体电路设计公司(Fabless)或设计部门纷纷建立起来并得到迅速的发展。同时也带动了标准工艺加工线(Foundry)的崛起。全球 个Foundry工厂是1987年成立的台湾积体电路公司,它的创始人张忠谋也被誉为"晶晶片加工之父"

  第三次变革:"四业分离"IC产业
  90年代,随著INTERNET的兴起,IC产业跨入以竞争为导向的高级阶段,国际竞争由原来的资源竞争、价格竞争转向人才知识竞争、密集资本竞争。以DRAM为中心来扩大设备投资的竞争方式已成为过去。如1990年,美国以Intel为代表,为抗争日本跃居世界半导体榜首之威胁,主动放弃DRAM市场,大搞CPU,对半导体工业作了重大结构调整,又重新夺回了世界半导体霸主地位。这使人们认识到,越来越庞大的积体电路产业体系并不有利于整个IC产业发展,""才能精,"整合"才成优势。于是,IC产业结构向高度专业化转化成为一种趋势,开始形成了设计业、制造业、封装业、测试业独立城行的局面(如下图所示),近年来,全球IC产业的发展越来越显示出这种结构的优势。如台湾IC业正是由于以中小企业为主,比较好地形成了高度分工的产业结构,故自1996年,受亚洲经济危机的波及,全球半导体产业出现生产过剩、效益下滑,而IC设计业却获得持续的增长。
特别是969798年持续三年的DRAM的跌价、MPU的下滑,世界半导体工业的增长速度已远达不到从前17%的增长值,若再依靠高投入提升技术,追求大尺寸矽片、追求微细加工,从大生产中来降低成本,推动其增长,将难以为继。而IC设计企业更接近市场和了解市场,通过创新开发出高附加值的产品,直接推动著电子系统的更新换代;同时,在创新中获取利润,在快速、协调发展的基础上积累资本,带动半导体设备的更新和新的投入;IC设计业作为积体电路产业的"龙头",为整个积体电路产业的增长注入了新的动力和活力。

二、IC的分类

IC按功能可分为:数位IC、类比IC、微波IC及其他IC,其中,数位IC是近年来应用最广、发展最快的IC品种。数位IC就是传递、加工、处理数位信号的IC,可分为通用数位IC和专用数位IC

  通用IC是指那些用户多、使用领域广泛、标准型的电路,如记忆体(DRAM)、微处理器(MPU)及微控制器(MCU)等,反映了数字IC的现状和水准。

  专用ICASIC是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的电路。
目前,积体电路产品有以下几种设计、生产、销售模式。
  1IC制造商(IDM)自行设计,由自己的生产线加工、封装,测试后的成品晶片自行销售。
  2IC设计公司(Fabless)与标准工艺加工线(Foundry)相结合的方式。设计公司将所设计晶片最终的物理版图交给Foundry加工制造,同样,封装测试也委讬专业厂家完成, 的成品晶片作为IC设计公司的产品而自行销售。

 

什么叫封装及封装发展过程

封装-----就是指把矽片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其他器件连接.封装形式是指安装半导体积体电路晶片用的外壳。它不仅起著安装、固定、密封、保护晶片及增强电热性能等方面的作用,而且还通过晶片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接,从而实现内部晶片与外部电路的连接。因为晶片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对晶片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面,封装后的晶片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到晶片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造,因此它是至关重要的。 衡量一个晶片封装技术 与否的重要指标是晶片面积与封装面积之比,这个比值越接近1越好。
封装时主要考虑的因素:
1 晶片面积与封装面积之比为提高封装效率,尽量接近11  
2
 引脚要尽量短以减少延迟,引脚间的距离尽量远,以保证互不干扰,提高性能; 
3
 基于散热的要求,封装越薄越好。
从材料介质方面,包括金属、陶瓷、塑胶、塑胶,目前很多高强度工作条件需求的电路如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。 
封装大致经过了如下发展进程: 
结构方面:TO>DIP>PLCC>QFP>BGA >CSP 
材料方面:金属、陶瓷->陶瓷、塑胶->塑胶; 
引脚形状:长引线直插->短引线或无引线贴装->球状凸点; 
装配方式:通孔插装->表面组装->直接安装

 

具体的封装形式/封装命名规则资料

 

一、封装主要分为DIP双列直插和SMD贴片封装两种

从结构方面,封装经历了最早期的电晶体TO(如TO-89TO92)封装发展到了双列直插封装,随后由PHILIP公司开发出了SOP小外型封装,以后逐渐派生出SOJJ型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形电晶体)、SOIC(小外形积体电路)等


具体的封装形式
1
SOP/SOIC封装 SOP是英文Small Outline Package 的缩写,即小外形封装。SOP封装技术由19681969年菲利浦公司开发成功,以后逐渐派生出SOJJ型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形电晶体)、SOIC(小外形积体电路)等。 
2
 DIP封装 DIP是英文 Double In-line Package的缩写,即双列直插式封装。插装型封装之一,引脚从封装两侧引出,封装材料有塑胶和陶瓷两种。DIP是最普及的插装型封装,应用范围包括标准逻辑IC,存贮器LSI,微机电路等。 < 1 > 
3
 PLCC封装 PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier 的缩写,即塑封J引线晶片封装。PLCC封装方式,外形呈正方形,32脚封装,四周都有管脚,外形尺寸比DIP封装小得多。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形尺寸小、可靠性高的优点。 
4
 TQFP封装TQFP是英文thin quad flat package的缩写,即薄塑封四角扁平封装。四边扁平封装(TQFP)工艺能有效利用空间,从而降低对印刷电路板空间大小的要求。由于缩小了高度和体积,这种封装工艺非常适合对空间要求较高的应用,如 PCMCIA 卡和网路器件。几乎所有ALTERACPLD/FPGA都有 TQFP 封装。 
5
 PQFP封装 PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的缩写,即塑封四角扁平封装。PQFP封装的晶片引脚之间距离很小,管脚很细,一般大规模或超大型积体电路采用这种封装形式,其引脚数一般都在100以上。 
6
 TSOP封装 TSOP是英文Thin Small Outline Package的缩写,即薄型小尺寸封装。TSOP记忆体封装技术的一个典型特徵就是在封装晶片的周围做出引脚, TSOP适合用SMT技术(表面安装技术)在PCB(印制电路板)上安装布线。TSOP封装外形尺寸时,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动减小,适合高频应用,操作比较方便,可靠性也比较高。
7
 BGA封装 BGA是英文Ball Grid Array Package的缩写,即球栅阵列封装。20世纪90年代随著技术的进步,晶片集成度不断提高,I/O引脚数急剧增加,功耗也随之增大,对积体电路封装的要求也更加严格。为了满足发展的需要,BGA封装开始被应用于生产。 采用BGA技术封装的记忆体,可以使记忆体在体积不变的情况下记忆体容量提高两到三倍,BGATSOP相比,具有更小的体积,更好的散热性能和电性能。BGA封装技术使每平方英寸的存储量有了很大提升,采用BGA封装技术的记忆体产品在相同容量下,体积只有TSOP封装的三分之一;另外,与传统TSOP封装方式相比,BGA封装方式有更加快速和有效的散热途径。 BGA封装的I/O端子以圆形或柱状焊点按阵列形式分布在封装下面,BGA技术的优点是I/O引脚数虽然增加了,但引脚间距并没有减小反而增加了,从而提高了组装成品率;虽然它的功耗增加,但BGA能用可控塌陷晶片法焊接,从而可以改善它的电热性能;厚度和重量都较以前的封装技术有所减少;寄生参数减小,信号传输延迟小,使用频率大大提高;组装可用共面焊接,可靠性高。 说到BGA封装就不能不提Kingmax公司的 TinyBGA技术,TinyBGA英文全称为Tiny Ball Grid Array(小型球栅阵列封装),属于是BGA封装技术的一个分支。是Kingmax公司于19988月开发成功的,其晶片面积与封装面积之比不小于1:1.14,可以使记忆体在体积不变的情况下记忆体容量提高23倍,与TSOP封装产品相比,其具有更小的体积、更好的散热性能和电性能。 采用TinyBGA封装技术的记忆体产品在相同容量情况下体积只有TSOP封装的1/3TSOP封装记忆体的引脚是由晶片四周引出的,而TinyBGA则是由晶片中心方向引 < 2 > 出。这种方式有效地缩短了信号的传导距离,信号传输线的长度仅是传统的TSOP技术的1/4,因此信号的衰减也随之减少。这样不仅大幅提升了晶片的抗干扰、抗噪性能,而且提高了电性能。采用TinyBGA封装晶片可抗高达300MHz的外频,而采用传统TSOP封装技术 只可抗150MHz的外频。 TinyBGA封装的记忆体其厚度也更薄(封装高度小于 0.8mm ),从金属基板到散热体的有效散热路径仅有 0.36mm 。因此,TinyBGA记忆体拥有更高的热传导效率,非常适用于长时间运行的系统,稳定性 .

二、国际部分品牌产品的封装命名规则资料

1 MAXIM 更多资料请参考 www.maxim-ic.com MAXIM首码是“MAX”DALLAS则是以“DS”开头。 MAX×××MAX×××× 说明: 
1
、尾码CSACWA 其中C表示普通级,S表示表贴,W表示宽体表贴。 
2
、尾码CWI表示宽体表贴,EEWI宽体工业级表贴,尾码MJA883为军级。 
3
CPABCPIBCPPCPPCCPPCPECPDACPA尾码均为普通双列直插。 
举例MAX202CPECPE普通ECPE普通带抗静电保护 MAX202EEPE 工业级抗静电保护( -45 -85 ,说明E指抗静电保护MAXIM数字排列分类 1字头 模拟器 2字头 滤波器 3字头 多路开关 4字头 放大器 5字头 数模转换器 6字头 电压基准 7字头 电压转换 8字头 复位器 9字头 比较器 



Littelfuse保险丝
Littelfuse保险丝
  表面贴片元件知识

(一).什么是 SMT

1 .无引线元器件贴装在 PCB 表面经整体加热实现元器件与 PCB 互连。

2 .薄膜电路属 SMT 范畴。 SMT 主要是指 PCB 组装。

(二). SMT 工艺的优点

1 .组装密度高、体积小、重量轻、成本低。

2 .高可靠、抗震能力强。

3 .自动化能力高,生产率高。

(三).什么是 SMC/SMD

1 SMC 泛指无源表面安装元件总称,如:厚膜电阻、陶瓷电容、钽质电容等。

2 SMD 泛指有源表面安装元件: PLCC SOT SOIC QFP 等。

(四).有源器件引脚的种类?

1 .鸥翼型: QFP SOP

2 J PLCC SOJ

3 .球型 BGA/CSP

二、阻容元件识别方法

(一).组件尺寸公英制换算 0.12 英寸 =120mil 0.08 英寸 =80mil

Chip (阻容组件)

IC

英制名称

公制 mm

公制名称

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).片式电阻、电容识别标记

电阻

电容

标印值

电阻值

标印值

电容量

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

说明:当 阻值为 1% 精度时用四个数来表示 —— 前三个数为有效数,第四位为 “ 0 ” 的个数,如:

CA — D — 476 — M — C — T

国标钽 组件 容值 误差值 额定 包装

电容型号 尺寸 电压

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

二类片 尺寸规格 介质 容值 误差值 额定 端头 包装

状电容 电压 材料

RC05 — K — 103 — J — A

电阻 尺寸 温度 阻值 误差 包装

功率 系数

三、 表面贴装电子元件分类及举例:

(一).分类

Chip

片电阻 , 电容等 , 尺寸规格(英制): 0201 0402 0603 0805 1206

(公制): 0603 1005 1608 2125 3216
钽电容 , 尺寸规格 : TANA TANB TANC TAND SOT

电晶体、 SOT23 SOT143 SOT89

Melf :圆柱形元件、 二极体、 电阻等

SOIC :积体电路 , 尺寸规格 : SOIC08 14 16 18 20 24 28 32

QFP :密脚距积体电路

PLCC :积体电路 , PLCC20 28 32 44 52 68 84

BGA :球栅列阵包装积体电路 , 列阵间距规格 : 1.27 1.00 0.80

CSP :积体电路 , 元件边长不超过里面晶片边长的 1.2 , 列阵间距 <0.50 µ BGA


 贴片电容封装尺寸:毫米(英寸)
封装
(L) 长度
公制(毫米)
英制(英寸)
(W) 宽度
公制(毫米)
英制(英寸)
(t) 端点
公制(毫米)
英制(英寸)
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)
贴片电容的命名方法及注意事项  
       单片陶瓷 电容 ( 通称 贴片电容) 是目前用量比较大的常用元件,就 AVX 公司生产的贴片电容来讲有 NPO X7R Z5U Y5V 等不同的规格,不同的规格有不同的用途。下面我们仅就常用的 NPO X7R Z5U Y5V 来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。 不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法 ,这里我们引用的是 AVX 公司的命名方法,其他公司的 产品 请参照该公司的产品手册。
NPO X7R Z5U Y5V 的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同,随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在 电路 中作用不同来选用不同的电容器。
  一、 NPO 电容器
     NPO 是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。 NPO 电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从 -55 +125 时容量变化为 0±30ppm/ ,电容量随频率的变化小于 ±0.3ΔC NPO 电容的漂移或滞后小于 ±0.05% ,相对大于 ±2% 的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于 ±0.1% NPO 电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同,大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了 NPO 电容器可选取的容量范围。
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 电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容,以及高频电路中的耦合电容。

二、 X7R 电容器
     X7R 电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在 -55 +125 时其容量变化为 15% ,需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R 电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的,它也随时间的变化而变化,大约每 10 年变化 1%ΔC ,表现为 10 年变化了约 5% X7R 电容器主要应用于要求不高的工业应用,而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。下表给出了 X7R 电容器可选取的容量范围。
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 电容器
          Z5U 电容器称为 通用 陶瓷单片电容器。这里首先需要考虑的是使用温度范围,对于 Z5U 电容器主要的是它的小尺寸和低成本。对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下 Z5U 电容器有 电容量。但它的电容量受环境和工作条件影响较大,它的老化率 可达每 10 年下降 5% 。尽管它的容量不稳定,由于它具有小体积、等效串联 电感 ESL )和等效串联 电阻 ESR )低、良好的频率响应,使其具有广泛的应用范围。尤其是在退耦电路的应用中。下表给出了 Z5U 电容器的取值范围。
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 电容器的其他 技术 指标如下 :
工作温度范围 +10 --- +85
温度特性 +22% ---- -56%
介质损耗 4%

四、 Y5V 电容器
Y5V 电容器是一种有一定温度限制的通用电容器,在 -30 85 范围内其容量变化可达 +22% -82%
Y5V 的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达 4.7μF 电容器。
Y5V 电容器的取值范围如下表所示
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 电容器的其他技术指标如下 :
工作温度范围 -30 --- +85
温度特性 +22% ---- -82%
介质损耗 5%
贴片电容的命名,国内和国外的产家有一此区别但所包含的参数是一样的。贴片电容的命名所包含的参数:
1 、贴片电容的尺寸( 0201 0402 0603 0805 1206 1210 1808 1812 2220 2225
2 、贴片电容的材质( COG X7R Y5V Z5U RH SH
3 、要求达到的精度( ±0.1PF ±0.25PF ±0.5PF 5% 10 %、 20 %)
4 、电压 4V 6.3V 10V 16V 25V 50V 100V 250V 500V 1000V 2000V 3000V
5 、容量 (0PF-47UF)
6 、端头的要求 (N 表示三层电极 )
7 、包装的要求 (T 表示编带包装, P 表示散包装 )
: 风华系列的贴片电容的命名:
0805CG102J500NT
0805 :是指该贴片电容的尺寸大小,这是用英寸来表示的 08 表示长度是 0.08 英寸(换算成 mm=0.08*24.50=1.96mm )、 05 表示宽度为 0.05 英寸 ( 换算成 mm=0.05*24.50=1.225ccm)
CG 是表示生产电容要求用的材质,
102 是指电容容量,前面两位是有效数字、后面的 2 表示有多少个零 102 10×102 也就是= 1000PF
J 是要求电容的容量值达到的误差精度为 5 %,介质 材料 和误差精度是配对的
500 是要求电容承受的耐压为 50V 同样 500 前面两位是有效数字,后面是指有多少个零。
N  : 是指端头材料,现在一般的端头都是指三层电极(银 / 铜层)、镍、锡
T :是指包装方式, T 表示编带包装, B 表示塑料
 
注意事项:
(1)   、电容的工作电压必须低于额定电压,不得超过额定电压使用。例如工作电压为 12V 时,可选额定电压 16~25V ;工作电压为 5V 时,可选 6~10V 。另外电容器的电容量还与耐压值有关。例如片状 钽电容 耐压 4~50V 0.1~4.7uF 小容量电容有额定功率为 50V 的,而 10uF 以上,耐压至高于 25V 的就很少见到,因此,在进行电路设计时应引起注意。

 (2) 、应合理的选择电容器精度及材料类别。市售的片状电容器的精度在 103 以下的,其精度可达 J 级( ±5% );在 103 以上则 J 级较少,以 K 级( ±10% )居多;在 104 以上则以 M 级( ±20% )为主。例如,在谐振回路中,为保证性能稳定,要采用 C0G 类材料及 J 级片状多层陶瓷电容器;如在 IC 电源 正端往往要连接一个 0.1PF 的旁路电容,则可选 类材料, M 级精度的片状多层陶瓷电容器。这样既能保证产品精度要求,又能降低产品成本。
 
(3) 、片状多层陶瓷电容器都是卷装的,型号在带盘上,而电容器上无任何标志。虽然可以用测量的方法知道其容量,但是很难区别材料类别的精度等级,因此在使用过程中,尤其是手工装配时务必小心。

(4) 、敞开式片状微调电容器不能用波峰焊,而封闭式片状微调电容器可用波峰焊。

(5) 、片状电容器普遍采用多层结构,在使用时有些人采用烙铁手工 焊接 ,此时一定要注意焊接速度,避免过热,造成基化端头因温差大而断裂,使容量下降。

(6) 、片状电容器使用的是陶瓷基片,薄而脆。有些 电路板 较薄,安装时受力不均匀会变形,很容易造成电容器折断。解决的方法除了改进设计工艺外,还可在容易造成折断的地方改用管状电容,因为管状电容强度高,不易折损。
 
贴片电容短路漏电故障原因分析
 

从电容器的结构上说起。简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质(包括空气)构成的。通电后,极板带电,形成电压(电势差),但是由于中间的绝缘物质,所以整个电容器是不导电的。不过,这样的情况是在没有超过电容器的临界电压(击穿电压)的前提条件下的。我们知道,任何物质都是相对绝缘的,当物质两端的电压加大到一定程度后,物质是都可以导电的,我们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外,电容器被击穿后,就不是绝缘体了。不过在中学阶段,轴向电容这样的电压在电路中是见不到的,所以都是在击穿电压以下工作的,可以被当做绝缘体看。但是,轴向电容在交流电路中,因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的,这个时候,在极板间形成变化的电场,而这个电场也是随时间变化的函数。实际上,电流是通过场的形式在电容器间通过的。

贴片电容

将两平行导电极板隔以绝缘物质而具有储存电荷能力的器材,称为电容器(capacitor或condener)。导电极板称为电容器之电极(electrode),绝缘物质称为电介质(dielectric)或简称介质。

 

 

一、钽电容介绍
钽电容是由稀有金属钽加工而成,先把钽磨成微细粉,再与其它的介质一起经烧结而成。目前的工艺有干粉成型法和湿粉成型法两种。钽电容由于金属钽的固有本性,具有稳定好、不随环境的变化而改变、能做到容值很大等特点,在某些方面具有陶瓷电容不可比较的一些特性,因此在很多无法使用陶瓷电容的电路上钽电容被广泛采用。
目前全球主要有以下几个品牌的钽电容:AVX、KEMET、VISHAY、NEC,其中AVX和VISHAY的产量 ,而且质量 。
二、钽电容技术规格和选型(以VISHAY和AVX为例说明)
(一)VISHAY
1、型号表示方法
293D 107 X9 010 D 2 W
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
① 表示系列,VISHAY有293D和593D两个系列,293D表示普通钽电容,593D表示的是低阻抗钽电容,直流电阻小于1欧,一般在100毫欧到500毫欧之间。
② 表示电容的容量,范围从0.1UF----680UF
③ 表示容量误差,钽电容的容量误差有两种:一是±10%(K)和±20%(M)
④ 表示电容的耐压,指在85℃时额定直流电压,钽电容的耐压范围从4V---50V
⑤ 表示钽电容的尺寸大小,有A、B、C、D、E、P五种尺寸
⑥ 表示电容的焊点材料,一般是镍银,和钯银
⑦ 表示包装方式,有两种包装方式,7寸盘和13寸盘
2、外形尺寸
字母代码 尺寸代码 具体尺寸mm
长度L 宽度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、容量与电压和尺寸的范围关系表
293D普通系列
593D低阻系列(通用低阻钽电容为100UF----470UF)
电压

4、包装
尺寸 A B C D E
数量(只) 2000 2000 500 500 400
(一)AVX
1、型号表示方法
TAJ C 100 K 010 R
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
① 表示系列,AVX有TAJ和TPS两个系列,TAJ表示普通钽电容,TPS表示的是低阻抗钽电容,直流电阻小于1欧,一般在100毫欧到500毫欧之间,特殊的可以低到40毫欧。
② 表示钽电容的尺寸大小,有A、B、C、D、E、Y、V六种尺寸
③ 表示电容的容量,范围从0.1UF----1000UF
④ 表示容量误差,钽电容的容量误差有两种:一是±10%(K)和±20%(M)
⑤ 表示电容的耐压,指在85℃时额定直流电压,钽电容的耐压范围从4V---50V
⑥ 表示包装方式,有两种包装方式,7寸盘和13寸盘
2、外形尺寸
字母代码 尺寸代码 具体尺寸mm
长度L 宽度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、容量与电压和尺寸的范围关系表
TAJ普通系列
TPS低阻系列(通用低阻钽电容为100UF----470UF)
备注:在AVX的超低阻值的规格表示上,还表明了具体阻值的数字,例如:
TPSD107K010R0100,其中0100就是直流电阻的大小-------100毫欧。
4、包装
尺寸 A B C D E
数量(只) 2000 2000 500 500 400

目前全球主要有以下几个品牌的钽电容
AVX KEMET VISHAY NEC NICHICON 市场上的钽电容,分为黄钽和黑钽两种。黄钽品牌主要是: AVX KEMET 黑钽主要品牌是: NEC NICHICON 。市场占有方面: AVX 远高于 KEMET NEC 高于 NICHICON 现在市场上的钽电价格变化比较大。 AVX 涨价 20%--30% , KEMET 涨价 15%-20% NEC 涨价 10%--20% 涨价的主要原因个人认为有这么几个原因: 1. 市场上原料钽价格上涨 2. 劳动力成本的增加。 另外可能有朋友要问黄钽与黑钽的区别。简单来说,黑钽是开模将钽粉压成型,而黄钽,是在表面用聚氧树脂包裹而成。由于生产工艺的原因,黑钽的内部空间没有得到最有效的利用,所以黄钽能做的容量会比黑钽要大,也就是说有些黄钽能做到的规格型号,黑钽做不了。 另外,前面有朋友说到 Polymer Polymer 现在主要是 AVX KEMET 在做。 Polymer 与比普通的二氧化锰的优势在于:普通的钽电他的实际使用电压一般是 50% Polymer 一般在 80% 以上。举个例子来说: 100uf 10v 的普通电容,在实际使用的时候,额定电压不能超过 5V ,如果使用 Polymer 材料的电容,那么只需要 100uf 6.3v 的。但由于价格问题, Polymer 现在在普通的电子产品上用的不是很多。我所知道的,在笔记本电脑上有些有用到。 AVX KEMET 的优劣: AVX 在 ,民用市场上的占有量都很大,在普通电容的市场上, AVX 无论品质还是市场占有量都远强与 KEMET 。价格上, AVX KEMET 更贵。 KEMET 他主要问题是其电容的耐压值不够,举例说: 100uf 10v 的电容,测试的电压按道理应该能达到 5V ,但若真用 5V 电压去测试的话,很可能会击穿。 Polymer 方面, KEMET 是强于 AVX 的。 Polymer 最初是一家日本公司(名字忘记了)研究出来的,后被 KEMET 买断了 。 AVX Polymer 方面的研究开发人员,基本上是从 KEMET 挖过来的。 至于 VISHAY ,其钽电容大多用于军工,其普通钽电容市场占有量比较少。 对于选型来说, AVX 钽电主要有 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。钽电容的尺寸大小,有 A B C D E V R S T P W X Y 13 种尺寸 , 电容的耐压,指在 85 时额定直流电压,钽电容的耐压范围从 2.5V---50V
 
铝电容和钽电容的区别
我们用在高频旁路(去藕)的电容是MLCC电容,也就是多层层级陶瓷电容。主要是高频特性好,通过使用SIPCAP软件可以方真出其电容的限带频点。
     钽电容与铝电容比较如下:
     电解电容的分类,传统的方法都是按阳极材质,比如说铝或者钽。所以,电解电容按阳极分,为以下几种:
     1.铝电解电容。不管是SMT贴片工艺的,还是直插式的,只要它们的阳极材质是铝,那么他们就都叫做铝电解电容。电容的封装方式和电容的品质本身并无直接联系,电容的性能只取决于具体型号。

     2.钽电解电容。阳极由钽构成。目前很多钽电解电容都用贴片式安装,其外壳一般由树脂封装(采用同样封装的也可能是铝电解电容)。但是,钽电容的阴极也是电解质。
      以往传统的看法是钽电容性能比铝电容好,因为钽电容的介质为阳极氧化后生成的五氧化二钽,它的介电能力(通常用ε表示)比铝电容的三氧化二铝介质要高。因此在同样容量的情况下,钽电容的体积能比铝电容做得更小。(电解电容的电容量取决于介质的介电能力和体积,在容量一定的情况下,介电能力越高,体积就可以做得越小,反之,体积就需要做得越大)再加上钽的性质比较稳定,所以通常认为钽电容性能比铝电容好。
 
      但这种凭阳极判断电容性能的方法已经过时了,目前决定电解电容性能的关键并不在于阳极,而在于电解质,也就是阴极。因为不同的阴极和不同的阳极可以组合成不同种类的电解电容,其性能也大不相同。采用同一种阳极的电容由于电解质的不同,性能可以差距很大,总之阳极对于电容性能的影响远远小于阴极。
 
    阴极材料是电容的另一个极板,阴极也就是电容的电解质。电容的阴极目前基本有如下几种:
    1.电解液。电解液是最传统的电解质,电解液是由GAMMA丁内酯有机溶剂加弱酸盐电容质经过加热得到的。我们所见到的普通意义上的铝电解电容的阴极,都是这种电解液。使用电解液做阴极有不少好处。首先在于液体与介质的接触面积较大,这样对提升电容量有帮助。其次是使用电解液制造的电解电容, 能耐260度的高温,这样就可以通过波峰焊(波峰焊是SMT贴片安装的一道重要工序),同时耐压性也比较强。此外,使用电解液做阴极的电解电容,当介质被击穿的后,只要击穿电流不持续,那么电容能够自愈。但电解液也有其不足之处。首先是在高温环境下容易挥发、渗漏,对寿命和稳定性影响很大,在高温高压下电解液还有可能瞬间汽化,体积增大引起爆炸(就是我们常说的爆浆);其次是电解液所采用的离子导电法其导电率很低,只有0.01S(电导率,欧姆的倒数)/CM,这造成电容的ESR值(等效串联电阻)特别高。

     2. 传统上认为钽电容比铝电容性能好 主要是由于钽加上二氧化锰阴极助威后才有明显好于铝电解液电容的表现。如果把铝电解液电容的阴极更换为二氧化锰, 那么它的性能其实也能提升不少。
 
二氧化锰。二氧化锰是钽电容所使用的阴极材料。二氧化锰是固体,传导方式为电子导电,导电率是电解液离子导电的十倍(0.1S/CM),所以ESR比电解液低。所以,传统上大家觉得钽电容比铝电容好得多,同时固体电解质也没有泄露的危险。此外二氧化锰的耐高温特性也比较好,能耐的瞬间温度在500度左右。二氧化锰的缺点在于在极性接反的情况下容易产生高温,在高温环境下释放出氧气,同时五氧化二钽介质层发生晶质变化,变脆产生裂缝,氧气沿着裂缝和钽粉混合发生爆炸。另外这种阴极材料的价格也比较贵。(和铝电解液电容相比,虽然都是爆炸,可原理却不一样,有多少人能注意到这点呢?) 

 

磁环电感,工字电感,功率电感

一些电感线圈的选用常识
 

绝大多数的电子元器件,如电阻器、电容器。扬声器等,都是生产部门根据规定的标准和系列进行生产的成品供选用。而电感线圈只有一部分如阻流圈、低频阻流圈,振荡线圈和LG固定电感线圈等是按规定的标准生产出来的产品,绝大多数的电感线圈是非标准件,往往要根据实际的需要,自行制作。由于电感线圈的应用极为广泛,如LC滤波电路、调谐放大电路、振荡电路、均衡电路、去耦电路等等都会用到电感线圈。要想正确地用好线圈,还是一件较复杂的事情;这里提到的一些知识,有的是根据一些人的实践经验,只供读者参考。

1.电感线圈的串、并联

每一只电感线圈都具有一定的电感量。如果将两只或两只以上的电感线圈串联起来总电感量是增大的,串联后的总电感量为:

L串 = L1+L2+L3+L4……

线圈并联起来以后总电感量是减小的,并联后的总电感量为:

L并 = 1/(1/L1+1/L2+1/L3+1/L4+……)

上述的计算公式,是针对每只线圈的磁场各自隔离而不相接触的情况,如果磁场彼此发生接触,就要另作考虑了。

2.电感线圈的检测

    在选择和使用电感线圈时,首先要想到线圈的检查测量,而后去判断线圈的质量好坏和优劣。欲准确检测电感线圈的电感量和品质因数Q,一般均需要专门仪器,而且测试方法较为复杂。在实际工作中,一般不进行这种检测,仅进行线圈的通断检查和Q值的大小判断。可先利用万用表电阻档测量线圈的直流电阻,再与原确定的阻值或标称阻值相比较,如果所测阻值比原确定阻值或标称阻值增大许多,甚至指针不动(阻值趋向无穷大X 可判断线圈断线;若所测阻值极小,则判定是严重短路万果局部短路是很难比较出来人这两种情况出现,可以判定此线圈是坏的,不能用。如果检测电阻与原确定的或标称阻值相差不大,可判定此线圈是好的。此种情况,我们就可以根据以下几种情况,去判断线圈的质量即Q值的大小。线圈的电感量相同时,其直流电阻越小,Q值越高;所用导线的直径越大,其Q值越大;若采用多股线绕制时,导线的股数越多,Q值越高;线圈骨架(或铁芯)所用材料的损耗越小,其Q值越高。例如,高硅硅钢片做铁芯时,其Q值较用普通硅钢片做铁芯时高;线圈分布电容和漏磁越小,其Q值越高。例如,蜂房式绕法的线圈,其Q值较平绕时为高,比乱绕时也高;线圈无屏蔽罩,安装位置周围无金属构件时,其Q值较高,相反,则Q值较低。屏蔽罩或金属构件离线圈越近,其Q值降低越严重;对有磁芯的高频线圈,其Q值较天磁芯时为高;磁芯的损耗越小,其Q值也越高。

    在电源滤波器中使用的低频阻流圈,其Q值大小并不太重要,而电感量L的大小却对滤波效果影响较大。要注意,低频阻流圈在使用中,多通过较大直流,为防止磁饱和,其铁芯要求顺插,使其具有较大气隙。为防止线圈与铁芯发生击穿现象,二者之间的绝缘应符合要求。所以,在使用前还应进行线圈与铁芯之间绝缘电阻的检测。具体方法与变压器绝缘电阻的检测方法相同(可参阅变压器的检测)。

    对于高频线圈电感量L由于测试起来更为麻烦,一般都根据在电路使用效果适当调整,以确定其电感量是否合适。

    对于多个绕组的线圈,还要用万用表检测各绕组之间线圈是否短路;对于具有铁芯和金属屏蔽罩的线圈,要测量其绕组与铁芯或金属屏蔽罩之间是否短路。

模电感(Common mode Choke),也叫共模扼流圈,常用于 电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。在板卡设计中,共模电感也是起EMI滤波的作用,用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。
 
  小知识:EMI(Electro Magnetic Interference,电磁干扰)
 
   计算机内部的主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路,它们工作时会产生大量高频电磁波互相干扰,这就是EMI。EMI还会通过主板布线或外接线缆向外发射,造成电磁辐射污染,不但影响其他的电子设备正常工作,还对人体有害。
 
  PC板卡上的芯片在工作过程中既是一个电磁干扰对象,也是一个电磁干扰源。总的来说,我们可以把这些电磁干扰分成两类:串模干扰(差模干扰)与共模干扰(接地干扰)。以主板上的两条PCB走线(连接主板各元件的导线)为例,所谓串模干扰,指的是两条走线之间的干扰;而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。串模干扰电流作用于两条信号线间,其传导方向与波形和信号电流一致;共模干扰电流作用在信号线路和地线之间,干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向,并以地线为公共回路.
 
  
  共模电感常识 - 杜飒 - 独赏天蓝

 
  如果板卡产生的共模电流不经过衰减过滤(尤其是像USB和IEEE 1394接口这种高速接口走线上的共模电流),那么共模干扰电流就很容易通过接口数据线产生电磁辐射——在线缆中因共模电流而产生的共模辐射。美国FCC、国际无线电干扰特别委员会的CISPR22以及我国的GB9254等标准规范等都对信息技术设备通信端口的共模传导干扰和辐射发射有相关的限制要求。为了消除信号线上输入的干扰信号及感应的各种干扰,我们必须合理安排滤波电路来过滤共模和串模的干扰,共模电感就是滤波电路中的一个组成部分。
 
  
  共模电感常识 - 杜飒 - 独赏天蓝

2 3

共模电感实质上是一个双向滤波器:一方面要滤除信号线上共模电磁干扰,另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰,避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。
 
  图2是我们常见的共模电感的内部电路示意图,在实际电路设计中,还可以采用多级共模电路来更好地滤除电磁干扰。此外,在主板上我们也能看到一种贴片式的共模电感(图3),其结构和功能与直立式共模电感几乎是一样的。
 

共模电感工作原理

  为什么共模电感能防EMI?要弄清楚这点,我们需要从共模电感的结构开始分析。
 
  共模电感的滤波电路,La和Lb就是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制反向)。这样,当电路中的正常电流流经共模电感时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流,达到滤波的目的。
 
  事实上,将这个滤波电路一端接干扰源,另一端接被干扰设备,则La和C1,Lb和C2就构成两组低通滤波器,可以使线路上的共模EMI信号被控制在很低的电平上。该电路既可以抑制外部的EMI信号传入,又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号,能有效地降低EMI干扰强度。
 
  现在国内生产的一种小型共模电感,采用高频之杂讯抑制对策,共模扼流线圈结构,讯号不衰减,体积小、使用方便,具有平衡度佳、使用方便、高品质等优点。广泛使用在双平衡调音装置、多频变压器、阻抗变压器、平衡及不平衡转换变压器...等。
 
  还有一种共模滤波器电感/EMI滤波器电感采用铁氧体磁心,双线并绕,杂讯抑制对策佳,高共模噪音抑制和低差模噪声信号抑制,低差模噪声信号抑制干扰源,在高速信号中难以变形,体积小、使用方便,具有平衡度佳、使用方便、高品质等优点。广泛使用在抑制电子设备EMI噪音、个人电脑及外围设备的 USB线路、DVC、STB的IEEE1394线路、液晶显示面板、低压微分信号...等

变压器基本原理,让您全面了解



变压器几乎在所有的电子产品中都要用到,它原理简单但根据不同的使用场合(不同的用途)变压器的绕制工艺会有所不同的要求。变压器的功能主要有:电压变换;阻抗变换;隔离;稳压(磁饱和变压器)等,变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯。


变压器按用途可以分为:配电变压器、电力变压器、 全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、 单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗用变压器、防雷变压器、箱式变压器、箱式变电器。


变压器的最基本型式,包括两组绕有导线之线圈,并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时,于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压,而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。


一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」(Primary coil);而跨于此线圈的电压称之为「一次电压.」。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压,是由一次线圈与二次线圈问的「匝数比」所决定的。因此,变压器区分为升压与降压变压器两种。


大部份的变压器均有固定的铁芯,其上绕有一次与二次的线圈。基于铁材的高导磁性,大部份磁通量局限在铁芯里,因此,两组线圈藉此可以获得相当高程度之磁耦合。在一些变压器中,线圈与铁芯二者间紧密地结合,其一次与二次电压的比值几乎与二者之线圈匝数比相同。因此,变压器之匝数比,一般可作为变压器升压或降压的参考指标。由于此项升压与降压的功能,使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物,提升输电电压使得长途输送电力更为经济,至于降压变压器,它使得电力运用方面更加多元化,吾人可以如是说,倘无变压器,则现代工业实无法达到目前发展的现况。


[1] 电子变压器除了体积较小外,在电力变压器与电子变压器二者之间,并没有明确的分界线。一般提供60Hz电力网络之电源均非常庞大,它可能是涵盖有半个洲地区那般大的容量。电子装置的电力限制,通常受限于整流、放大,与系统其它组件的能力,其中有些部份属放大电力者,但如与电力系统发电能力相比较,它仍然归属于小电力之范围。


各种电子装备常用到变压器,理由是:提供各种电压阶层确保系统正常操作;提供系统中以不同电位操作部份得以电气隔离;对交流电流提供高阻抗,但对直流则提供低的阻抗;在不同的电位下,维持或修饰波形与频率响应。「阻抗」其中之一项重要概念,亦即电子学特性之一,其乃预设一种设备,即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶层时,其间即使用到一种设备-变压器。

 

电源变压器的特性参数

 

 

  变压器铁芯损耗与频率关系很大,故应根据使用频率来设计和使用,这种频率称工作频率。

  2 额定功率

  在规定的频率和电压下,变压器能长期工作,而不超过规定温升的输出功率。

  3 额定电压

  指在变压器的线圈上所允许施加的电压,工作时不得大于规定值。

  4 电压比

  指变压器初级电压和次级电压的比值,有空载电压比和负载电压比的区别。

  5 空载电流

  变压器次级开路时,初级仍有一定的电流,这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流(产生磁通)和铁损电流(由铁芯损耗引起)组成。对于50Hz电源变压器而言,空载电流基本上等于磁化电流。

  6 空载损耗

指变压器次级开路时,在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗,其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗(铜损),这部分损耗很小。

  7 效率

  指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大,效率就愈高。

  8 绝缘电阻

  表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

 

桥堆
主要作用是整流,就是由几个二极管组成的桥式电路,最常用的是四脚桥堆,其中有两个脚显示~状的脚,这两个脚是输入端,还有两个脚是+-端,为电源的输出端,,“~”为交流电压输入端,其中“+”为整流后输出电压的正极,“-”为输出电压的负极
桥式整流属于全波整流,它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极体接成电桥形式,使在电压V2的正负半周均有电流流过负载,在负载形成单方向的全波脉动电压

 

电子元器件存放要求干燥通风
潮湿是电子产品质量的致命敌人,潮湿的危害已经成为影响产品质量的主要因素之一潮湿的危害已经成为影响产品质量的主要因素之一
1) 集成电路:潮湿对半导体产业的危害主要表现在潮湿能透过IC塑料封装和从引脚等缝隙侵入IC内部,产生IC吸湿现象
在SMT过程的加热环节中形成水蒸气,产生的压力导致IC树脂封装开裂,并使IC器件内部金属氧化,导致产品故障。此外,当器件在PCB板的焊接过程中,因水蒸气压力的释放,亦会导致虚焊
根据IPC-M190&nbsp; J-STD-033标准,在高湿空气环境暴露后的SMD元件,必需将其放置在10%RH湿度以下的干燥箱中放置暴露时间的10倍时间,才能恢复元件的“车间寿命”,避免报废,保障安全

2) 液晶器件:液晶显示屏等液晶器件的玻璃基板和偏光片、滤镜片在生产过程中虽然要进行清洗烘干,但待其降温后仍然会受潮气的影响,降低产品的合格率。因此在清洗烘干后应存放于40%RH以下的干燥环境中

3) 其它电子器件:电容器、陶瓷器件、接插件、开关件、焊锡、PCB、晶体、硅晶片、石英振荡器、SMT胶、电极材料粘合剂、电子浆料、高亮度器件等,均会受到潮湿的危害

4) 作业过程中的电子器件:封装中的半成品到下一工序之间;PCB封装前以及封装后到通电之间;拆封后但尚未使用完的IC、BGA、PCB等;等待锡炉焊接的器件;烘烤完毕待回温的器件;尚未包装的产成品等,均会受到潮湿的危害

5) 成品电子整机在仓储过程中亦会受到潮湿的危害。如在高湿度环境下存储时间过长,将导致故障发生,对于计算机板卡CPU等会使金手指氧化导致接触不良发生故障

电子工业产品的生产和产品的存储环境湿度应该在40%以下。有些品种还要求湿度更低
一、IC真空密封包装的储存期限:
1、请注意每盒真空包装密封日期;
2、保存期限:12个月,储存环境条件:在温度 < 40湿 < 90% R.H; 3、库存管制:以“ 先出”为原则。
 
二、IC包装拆封后,SMT组装的时限:
 1、检查湿度卡:显示值应少于20%(蓝色);
如> 30%(红色),表示IC已吸湿气。
2、SMT车间环境温湿度管制:在温度 22℃(±4℃),湿度 60% R.H(±20%)下作业;
3、拆封后,IC必须在48小时内完成SMT焊接程序;
4、每班领取IC数量不可超出当班的生产用量数;
5、拆封的IC、管装IC等必须放在干燥柜内储存,干燥柜内湿度< 20% R.H;
三、拆封后的IC组件,如未在48小时内使用完时:
1、IC组件必须重新烘烤,以去除IC组件吸湿问题;
2、烘烤温度条件:
2.1、可耐高温包材,125℃(±5℃),24小时;
2.2、不可耐高温包材,40℃(±3℃),192小时;
3、烘烤后,立即用于SMT生产,或放入适量干燥剂再密封包装,放入干燥柜内储存。
五、IC烘烤的温度、时间,使用要求、湿敏等级等  
首先以“来料包装说明”的要求为准;
(如来料包装无说明的,则以本文为准)




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