【正文】 常用的半導(dǎo)體器件主要有二極管、三極管、集成電路等。是電路中的核心器件。下面分別作簡要介紹：1． 國產(chǎn)半導(dǎo)體器件的型號(hào)命名由五部分組成： 第一部分：表示電極數(shù)目。2一表示二極管；表示三極管； 第二部分：表示器件的材料和極性。 A——表示為N型鍺材料。 B——表示為P型鍺材料。 C——表示為N型硅材料。 D——表示為P型硅材料。 E——表示為化合物材料。 第三部分：表示器件類別。 P——普通管； V——微波管；W——穩(wěn)壓管； Z——整流管； L——整流推；N——阻尼管；K——開關(guān)管；U——光電管；X——低頻小功率；G——高頻小功率；D——低頻大功率；A——高頻大功率：等等。 第四部分：用數(shù)字表示序號(hào)。 第五部分：用字母表示規(guī)格號(hào)。 例： 2CN1——N型硅材料阻尼二極管； 3DG8D——P型硅材料高頻小功率三極管；（NPN型） 3DD15D——P型硅材料低頻大功率三極管；（NPN型） 3CG21B——N型硅材料高頻小功率三極管；（PN P型） 3AX31C——N型鍺材料低頻小功率三極管；等等。2． 半導(dǎo)體二極管 PN 節(jié)的形成 （ 1 ）半導(dǎo)體 物體導(dǎo)電能力的好壞取決于物質(zhì)內(nèi)部自由電荷的多少，導(dǎo)體的導(dǎo)電能力強(qiáng)，自由電荷多；絕緣體導(dǎo)電能力弱，內(nèi)部自由電荷少。導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。多為 4 價(jià)元素構(gòu)成純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。以硅鍺為例，內(nèi)部的原子之間核最外層電子是以共價(jià)鍵形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在室溫或光照下少數(shù)價(jià)電子可以獲得足夠的能量擺脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，同時(shí)在共價(jià)鍵留下一個(gè)空位，稱為空穴，這種現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。自由電子與空穴成對(duì)出現(xiàn)，根據(jù)電中性的原理顯然空穴可以看成帶等量的正電荷。環(huán)境溫度越高本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴與電子對(duì)的數(shù)量越大?？昭ê苋菀孜R近的價(jià)電子去填補(bǔ)，使空穴發(fā)生轉(zhuǎn)移，這種價(jià)電子填補(bǔ)空位的運(yùn)動(dòng)可以看做空穴的自由移動(dòng)。自由電子和空穴是半導(dǎo)體中參與導(dǎo)電的自由電荷，在沒有外加電場時(shí)空穴與自由電子都作雜亂無章的熱運(yùn)動(dòng)，故不形成電流。自由電子和空穴在運(yùn)動(dòng)中相遇會(huì)重新結(jié)合而成對(duì)消失此種現(xiàn)象稱為復(fù)合。當(dāng)環(huán)境一定時(shí)激發(fā)與復(fù)合達(dá)到相等，自由電子與空穴的數(shù)量不再變化 （ 2 ）． PN 節(jié) ① N 型半導(dǎo)體 在硅或鍺的晶體中摻與五價(jià)的元素，如磷中雜質(zhì)原子就代替某些硅原子與周圍的硅原子的最外層電子形成共價(jià)鍵，多余的一個(gè)電子受到的束縛力較弱，在室溫下就可以激發(fā)成自由電子，大大的增加了半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力。由于雜質(zhì)原子可以提供電子故稱為施主原子，在這種半導(dǎo)體中以電子為多數(shù)載流子稱為多子，空穴為少數(shù)載流子稱為少子，我們把這種半導(dǎo)體稱為Ｎ型半導(dǎo)體② P 在硅或鍺的晶體中摻與三價(jià)的元素如硼、鋁、銦中雜質(zhì)原子，就與周圍的硅原子的最外層電子形成共價(jià)鍵，由于缺少一個(gè)電子因此可以吸引鄰近的價(jià)電子過來補(bǔ)充而形成空穴，由于雜質(zhì)原子能吸收電子而被稱為受主原子，在這種半導(dǎo)體中以空穴為多數(shù)載流子，稱為多子。自由電子為少數(shù)載流子，稱為少子。我們把這種半導(dǎo)體稱為 P 型半導(dǎo)體 （ 3 ） PN 結(jié) 在一塊完整的硅片上，用摻雜的工藝使其一邊形成Ｎ型半導(dǎo)體 另一邊形成 P 型半導(dǎo)體 那么在交界面處形成了一個(gè)特殊的導(dǎo)電薄層，由于交界面處存在自由電子和空穴的濃度差異，勢(shì)必產(chǎn)生自由電子和空穴的擴(kuò)散。 P 區(qū)空穴向 N 擴(kuò)散 、N 區(qū)自由電子向 P 區(qū)擴(kuò)散。在交界面處復(fù)合而使交界面產(chǎn)生一個(gè)沒有自由電荷的區(qū)間這個(gè)特殊的導(dǎo)電薄層就是 PN 結(jié)。2 . 二極管構(gòu)成及特點(diǎn) （ 1 ）二極管構(gòu)成 在 PN 結(jié)兩端各引出一根引線，然后用外殼封裝起來就構(gòu)成了一個(gè)半導(dǎo)體二極管。 P 區(qū)引出的引線稱為陽極，Ｎ區(qū)引出的引線叫陰極。結(jié)構(gòu)及電路符號(hào)如圖所示 （ 2 ）二極管的伏安特性 . 二極管兩端的電壓Ｕ和流過二極管的電流Ｉ之間的關(guān)系可以用二極管伏安特性曲線來描述。如圖為實(shí)測的二極管伏安特性曲線，由圖可以看出它們的特點(diǎn)如下 ：A 正向特性 P 區(qū)加正向電壓，即 P 區(qū)加電源正極，Ｎ區(qū)加電源負(fù)極（ P Ｎ結(jié)正向偏置），只有超過某一數(shù)字后才有明顯的正向電流。 二極管是單向?qū)щ姷姆蔷€性元件。在電路中做整流、檢波、穩(wěn)壓、鉗位等用途。目前又相繼出現(xiàn)多種新的類型的二極管供人們選用。如：變?nèi)荻O管；激光二極管；發(fā)光二極管；雪崩二極管；隧道二極管等。3半導(dǎo)體三極管 半導(dǎo)體三極管簡稱三極管。是一種電流控制元件。是電子電路中最基本的元件之一。其電流放大作用表現(xiàn)在基極微小的電流變化將會(huì)引起集電極電流的很大變化。在電路中可作為信號(hào)放大器、振蕩器、射極輸出器等使用。不同類型的二極管、三極管外形及符號(hào)見圖23； 圖23三極管的色點(diǎn)： 目前，有部分三極管的生產(chǎn)廠家用在管子上打色點(diǎn)來表示管子HFE參數(shù)的范圍。其各種顏色的數(shù)值范圍如下： 棕色（10——15）；紅色（15——25）；橙色（25——40）；黃色（40——55）；綠色（55——80）：藍(lán)色（80——120）；紫色（120——180）；灰色（180——270）；白色（270一400）；黑色（大于400）半導(dǎo)體集成電路根據(jù)當(dāng)時(shí)所用實(shí)際集成電路型號(hào)講具體實(shí)例。通用型集成電路的組成及其基本特性 1 、通用型集成運(yùn)算放大器的組成 集成電路是利用半導(dǎo)體的制造工藝，將整個(gè)電路中的元器件制作在一塊基片，封裝后構(gòu)成特定功能的電路塊。集成電路按其功能可分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路。模擬集成電路品種繁多，其中應(yīng)用最為廣泛的是集成運(yùn)算放大器。 2 、模擬集成電路在結(jié)構(gòu)上有如下一些特點(diǎn)： （ 1 ）集成電路中的電阻元件由硅半導(dǎo)體的體電阻構(gòu)成，電容元件常用 PN 結(jié)電容構(gòu)成，電阻和電容的數(shù)值范圍不大，且誤差較大。若電阻、電容值太大，會(huì)占用過大的硅片面積，所以，集成電路中不采用大容量電容元件，其高阻值電阻多用有源器件來替代。 （ 2 ）雖然集成電路中元器件參數(shù)的絕對(duì)誤差很大，但由同一硅片上用相同工藝制成的同樣元件，其參數(shù)的相對(duì)誤差很小，溫度的均一性好，故容易制成特性相同的管子和阻值相等的電阻，所以集成電路中普遍采用差分放大電路、恒流源電路和 OCL 電路等。 （ 3 ）電路中級(jí)間都采用直接耦合方式工作，以減少級(jí)間耦合元件個(gè)數(shù)及耦合損耗。集成電路中還廣泛采用復(fù)合管電路以及共射一共基、共集一共基等組合電路。運(yùn)算放大器本質(zhì)上是一個(gè)高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的直接耦合多級(jí)放大電路，因它最初主要用于模擬量的數(shù)學(xué)運(yùn)算而得此名。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代運(yùn)算放大器均由集成電路構(gòu)成，它有許多類型，為了方便常將其分為通用型和專用型兩類。前者的適用范圍很廣，其特性和指標(biāo)可以滿足一般應(yīng)用要求；后者是在前者的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)某些特殊要求而制作的 。 通用型集成運(yùn)算放大器的組成框圖如圖 所示。它由輸入級(jí)、中間電壓放大級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路等組成。 輸入級(jí)均采用差分放大電路、利用差分電路的對(duì)稱性可以減小溫度漂移的影響，從而提高整個(gè)電路的共模抑制比。它的兩個(gè)輸入端可以擴(kuò)大集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用范圍。 中間電壓放大級(jí)大多采用有源負(fù)載的共發(fā)射極放大電路組成，其主要作用是提高電壓增益。 輸出組一般采用甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱放大電路，主要用于提高集成運(yùn)算放大器的負(fù)載能力，減小大信號(hào)工作下的非線性失真。 偏置電路用以供給各級(jí)直流偏置電流，它由各種電流源電路組成。此外，集成運(yùn)算放大器還有一些輔助電路，如過流保護(hù)電路等。 五、電路器件的老化、篩選，及電路器件的選擇與代換 使用在電子整機(jī)中的電路器件，通常是在長期連續(xù)通電的情況下工作。尤其船用電子整機(jī)設(shè)備，常工作在高溫、潮濕、具有振動(dòng)沖擊的環(huán)境中，其條件更為惡劣。為了保證電子整機(jī)的可靠性、穩(wěn)定性，必須在裝配前對(duì)元器件進(jìn)行嚴(yán)格的測試、老化、篩選。 老化、篩選就是對(duì)元器件施加外界應(yīng)力，使早期失效的元器件在上機(jī)前暴露、剔除。外界應(yīng)力可以是電的、溫度的、機(jī)械的，或者是這幾種應(yīng)力的組合。目前，對(duì)電子元器件的老化、篩選尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法。使用者對(duì)老化、篩選的內(nèi)容，要求也各不相同。下面我們討論元器件失效的普遍規(guī)律，介紹老化篩選的一般方法和原則； 1．器件失效的普遍規(guī)律及相應(yīng)對(duì)策 電路器件具有一定的使用壽命。隨著外界因素的影響和時(shí)間的推移，元器件表現(xiàn)為性能下降或失效。電子元器件的可靠性用失效率表示。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的手段，能夠發(fā)現(xiàn)描述電子元器件失效率的數(shù)學(xué)規(guī)律：。失效率的常用單位是Fit（“菲特”），1Fit＝109/h。即一百萬個(gè)元器件運(yùn)用一千小時(shí)，每發(fā)生一個(gè)失效，就叫做1Fit。失效率越低，說明元器件的可靠性越高?！? 電子元器件的失效率還是時(shí)間的函數(shù)。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，新制造出來的電子元器件，在剛剛投入使用的一段時(shí)間內(nèi)，失效率比較高，這種失效稱為早期失效，相應(yīng)的這段時(shí)間叫做早期失效期。電子元器件的早期失效，是由于在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造時(shí)選用的原材料或工藝措施方面的缺陷而引起的，它是隱藏在元器件內(nèi)部的一種潛在故障，在開始使用后會(huì)迅速惡化而暴露出來。元器件的早期失效是十分有害的，但又是不可避免的。人們還發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過早期失效期以后，電子元器件將進(jìn)入正常使用階段，其失效率會(huì)顯著地迅速降低，這個(gè)階段叫做偶然失效期。在偶然失效期內(nèi)，電子元器件的失效率很低，而且在極長的時(shí)間內(nèi)幾乎沒有變化，可以認(rèn)為它是一個(gè)很小的常數(shù)。在經(jīng)過長時(shí)間的使用之后，元器件可能會(huì)逐漸老化，失效率又開始增高，直至壽命結(jié)束，這個(gè)階段叫做老化失效期。電子元器件典型的失效率函數(shù)曲線如圖所示。從圖20中可以清楚地看出，在早期失效期、偶然失效期、老化失效期內(nèi)，電子元器件的失效率是大不一樣的，其變化的規(guī)律就象一個(gè)浴盆的剖面，所以這條曲線常被稱為“浴盆曲線”。圖 20失效率函數(shù)曲線 2．老化的原則和方法： 老化篩選的作用就是外加應(yīng)力，將早期失效的元器件的潛在故障加速暴露篩選掉。外加應(yīng)力的大小原則上不能超出元器件的極限參數(shù)。例如對(duì)三極管來說，外加電壓不能超過BVce0值，外加溫度不能超過結(jié)溫。以免破壞元器件性能。但外加應(yīng)力也不能太小，否則達(dá)不到老化、篩選的目的。老化、篩選的方法，根據(jù)元器件和整機(jī)使用條件而定。常見的有：（1）高低溫存儲(chǔ)老化（2）電老化（3）功率老化3．電子元器件的測試與篩選（1）電路器件的選擇與代換 在工程技術(shù)中，完成某一方面功能，要用到各種各樣的電路器件，這就要考慮電路器件的選擇問題。電路器件選擇的一個(gè)基本點(diǎn)是實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，促進(jìn)了電子元器件的生產(chǎn)，當(dāng)代電子元件不僅門類多、品種全，且新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。現(xiàn)在的電子市場不僅有國內(nèi)產(chǎn)品，同時(shí)也有大量的國外產(chǎn)品。在電路設(shè)計(jì)中要完成某一方面功能，可能有多種元器件能夠勝任，到底選用哪一種，要進(jìn)行權(quán)衡。這就要求我們熟悉，掌握一些電子器件，了解系列產(chǎn)品。各種元器件常用手冊(cè)形式給出，善于查閱手冊(cè)也是很重要的。 產(chǎn)品檢驗(yàn)卡姓名 班級(jí)同組 桌號(hào)焊接工藝電裝工藝靜態(tài)工作點(diǎn)中頻調(diào)試頻率覆蓋綜合成績備注課后自我總結(jié)分析41 /