無線電技術導論-之四-電子器件-2011

無線電技術導論洪晟：82316447Email:

shenghong@無線電技術導論第四講----電子器件主要內容:半導體二極管半導體三極管場效應管集成電路簡介半導體二極管本次課的內容半導體的基本知識PN結及半導體二極管二極管的分類二極管應用二極管的基本知識導體：容易傳導電流的物質為導體絕緣體：不容易傳導電流的物質叫做絕緣體

半導體：導電性能介于導體和絕緣體之間的物質叫半導體半導體的導電特點熱特性：半導體的電阻率隨溫度而變化。只要溫度稍微增高，其電阻值就顯著減??；溫度降低，電阻值就增大。熱敏元件，如熱傳感二極管、熱敏電阻等。自動控制用的光電器件，如光電二極管、光敏電阻等。制造各種不同性質、不同用途的半導體器件，如各種各樣的晶體管等。光特性：半導體的一個特性是它在受到光照時電阻率亦顯著減小，反之即大。雜質特性：半導體最重要的特性是在純凈的半導體中摻入極微量的雜質(約百萬分之一)，其導電能力就會成百萬倍提高本征半導體純凈的具有晶體結構的半導體當前技術，用于制造集成電路的半導體硅的純度為：99.9999999%半導體級硅的制造方法加熱硅石，得到冶金級硅：98%加熱和HCL反應，得到三氯硅烷氣體三氯硅烷氣體化學反應并用氫氣還原得到半導體級硅硅和鍺的晶體結構硅和鍺的共價鍵結構本征半導體的自由電子、空穴本征半導體的導電機理本征半導體的電流雜質半導體N型半導體N型半導體的載流子：P型半導體P型半導體的載流子：

1.由施主原子提供的空穴，濃度與施主原子相同2.本征半導體中成對產生的電子和空穴PN結的形成濃度高→低PN結正向偏置PN結反向偏置PN結的單向導電性半導體二極管的基本結構二極管的伏安特性二極管主要技術參數(shù)1（直流）二極管主要技術參數(shù)2（交流）二極管的分類國產二極管的命名2CW55，2AP30常用二極管種類與符號、主要技術參數(shù)整流二極管最大整流電流、最大反向電壓檢波二極管截止頻率開關二極管恢復時間（速度）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定電壓、最大工作電流、最大耗散功率、動態(tài)電阻、穩(wěn)定電流發(fā)光二極管正向工作電壓、最大正向電流、反向耐壓、發(fā)光強度常見二極管的外型

開關二極管

整流二極管

微波二極管

硅堆、整流器

穩(wěn)壓二極管

變容二極管二極管應用舉例-半波整流VO=0.45EVOC≈E二極管應用舉例-全波整流VO=0.9EVOC=1.2E二極管應用舉例-橋式整流VO=0.9EVOC=1.2E二極管應用舉例-串聯(lián)削波二極管應用舉例-門電路特殊二極管---穩(wěn)壓管穩(wěn)壓二極管的主要技術參數(shù)穩(wěn)壓二極管應用舉例解題穩(wěn)壓二極管應用舉例特殊二極管---變容二極管變容二極管電容效應結電容的變化規(guī)律主要參數(shù)：品質因數(shù)、截止頻率特殊二極管---發(fā)光二極管管芯材料：磷化鎵、砷化鎵、磷砷化鎵、氮化鎵發(fā)光顏色：管芯材料、攙雜工藝分類：發(fā)光管、數(shù)碼管、符號管、多色發(fā)光管半導體三極管本次課的內容三極管的基本結構三極管的輸入輸出特性三極管主要參數(shù)三極管的基本結構三極管三個區(qū)的制造工藝三極管兩個結三極管特性曲線實驗電路三極管輸入特性曲線三極管輸出特性曲線三極管輸出特性三個區(qū)域的特點例題主要參數(shù)1---三極管電流放大倍數(shù)直流電流放大倍數(shù)交流電流放大倍數(shù)主要參數(shù)2---集-基極反向截止電流ICBO是衡量晶體管穩(wěn)定性的參數(shù)。主要參數(shù)3---集-射極反向截止電流主要參數(shù)4---集電極最大允許電流主要參數(shù)5---集-射極反向擊穿電壓主要參數(shù)6---集電極最大允許功耗晶體三極管的分類國產三極管命名常見三極管的外形三極管放大電路三極管的三種工作方式共基極共發(fā)射極共集電極三種放大電路的比較基本交流放大電路電壓放大電路功率放大電路電流比較小、屬于前置級輸出電壓電流都比較大基本電壓放大電路的組成最簡單的放大電路電路偏置兩個回路元件作用單電源供電單管放大電路基本電壓放大電路的工作原理靜偏置狀態(tài)----靜態(tài)放大狀態(tài)----動態(tài)放大狀態(tài)----動態(tài)場效應管場效應管(FET)是利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件。由于它僅靠半導體中的多數(shù)載流子導電，又稱為單極型晶體管。場效應管有兩大類：結型場效應管（JFET—Junction

Field

Effect

Transistor）絕緣柵型場效應管（IGFET—Insulated

Gate

FET）（因柵極為金屬鋁，故又稱MOS管。

MOS—Metal-Oxide-Semiconductor）集成電路簡介集成電路的定義集成電路的分類集成電路實物圖例Integratedcircuit--ICFromWikipedia,thefreeencyclopediaAnintegratedcircuit(alsoknownasIC,microcircuit,microchip,siliconchip,orchip)isaminiaturizedelectroniccircuit(consistingmainlyofsemiconductordevices,aswellaspassivecomponents)thathasbeenmanufacturedinthesurfaceofathinsubstrateofsemiconductormaterial.Ahybridintegratedcircuitisaminiaturizedelectroniccircuitconstructedofindividualsemiconductordevices,aswellaspassivecomponents,bondedtoasubstrateorcircuitboard.

數(shù)字集成電路半導體集成電路分類

模擬集成電路

一般數(shù)字電路

微處理器電路

混合電路

微波電路

微機接口電路可編程邏輯器件

接口集成電路

其他電路

存儲器集成電路

模擬集成電路采樣保持放大器運算放大器射頻放大器儀表用放大器寬帶放大器對數(shù)放大器模擬乘法器電壓比較器時基電路電源電路電壓基準模擬開關微波放大器濾波器壓控振蕩器電源濾波器DC/DCAC/DC電壓調整器處理器監(jiān)控電路1.SSOP(縮小外型封裝）2.TQFP（薄型四方扁平封裝）3.陶瓷銅頂封裝4.四分之一大的小外型封裝5.陶瓷扁平封裝6.模塊封裝，SBGA（超級球式柵格陣列，5*5TQFP）7.CERDIP（陶瓷雙列直插）8.TO-3塑料接腳柵格陣列9.LCC（無引線芯片承載封裝）10.MQFP（公制四方扁平封裝）11.窄體塑封雙列直插12.塑封雙列直插13.PLCC（塑料式引線芯片承載封裝）14.窄體陶瓷雙列直插封裝（300mil)微電路封裝形式

1958:TheFirstICbyJackKilby,

TexasInstrumentsFromJackKilby'sfirstsimplecircuithasgrownaworldwideintegratedcircuitmarketwhosesalesin2007totaled$219billion.845V電源指示燈PC2EmuUSBChipUSBChip7816DC5V電源外接NVRAM外接SRAMEmu工作指示燈復位開關3.3V電源指示燈ChipUSBLED摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（GordonMoore）在1965年提出來的。摩爾定律是指IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。Intel公司公布的統(tǒng)計結果，單個芯片上的晶體管數(shù)目，從1971年4004處理器上的2300個，增長到1997年PentiumII處理器上的7.5百萬個，26年內增加了3200倍。IntelCore2QuadQ9x50處理器的芯片面積為214平方毫米，晶體管數(shù)量為8.2億個。摩爾定律Thanks！馮軍－－華旗資訊總裁1992年，畢業(yè)于清華大學土木工程系，隨即放棄當時分配的職業(yè)，帶著220