电子元器件基础知识.docx

电子元器件基础知识.docx

《电子元器件基础知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子元器件基础知识.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电子元器件基础知识

第一讲电子元器件基础知识

课程大纲：

第一章电子元器件分类

第二章集成电路的基础知识

第三章集成电路的发展及分类

第四章集成电路的命名

第五章集成电路的封装

第六章集成电路的品牌

第七章集成电路的品牌分销商

第一章电子元器件分类

第一节电子元器件分类

●概念：

　　　电子元器件是电子工业发展的基础。

它们是组成电子设备的基本单元，属电子工业的中间产品。

●电子元器件分为两类：

　半导体、电子元件

半

导

体

器

件

半导体分立器件

发光体／发光二极管（ＬＥＤ）　光敏二／三极管

整流桥　可控硅　电力半导体功率模块　ＩＧＢＴ（绝缘栅双极晶体管）ＶＭＯＳ管（Ｖ形槽金属氧气物半导体）　三极管　二极管

半导体集成电路

光电器件　显示器（ＬＣＤ／ＬＥＤ）　语音期间　功率器件

敏感器件　电真空器件

数字电位器　储存器件　数字逻辑器件

信号调理器件　数据转换器件

通信接口器件　导流管理器件

外围接口器件　单片机及其微处理器件

特殊功能的半导体器件

恒流源　锁相环　晶体管阵列

电源基准　定时电路　多路器

模拟开关　模拟计时电路　滤波器

其他器件

其他电子管　稳幅管　稳流管

稳压管　固体放电管　无线开关管

灯塔管　噪声管　行波管

返波管　速调管　微波气体放电管

磁控管　调控管　大功率陶瓷发射管大功率玻璃发射管

中小功率玻璃发射管　框架栅小型管

旁热式小型管　直热式小型管　

电

子

元

件

电阻

片状电阻　其他电阻　电阻衰减器　各种片状电阻　光敏电阻　热敏电阻　力敏电阻　湿敏电阻　气敏电阻　磁敏电阻

压敏电阻　其他敏感电阻　碳膜电阻

金属膜电阻器　线绕电阻器　合金箔电阻器　合成膜电阻器

微带电阻器　氧化膜电阻器　釉膜电阻器　水泥电阻器　

排电阻器　功率电阻器　熔断电阻器　实芯电阻器

网络电阻器　其他固定电阻器

电

子

元

件

电容

空气电容器　真空电容器　充气式电容器　云母电容器

独石电容器　陶瓷电容器　玻璃釉电容器　有机薄膜电容器

纸介电容器　铌力解电容器钽电解电容器　电力电容器　高压电容器　网络电容器滤波电容器穿心电容器

双电层电容器其他电容器

电感／线圈

固定电感　可变电感　色码电感　功率电感　共模电感

压模电感　中周电感　滤波电感　扼流电感　绕线电感　

叠层电感　贴片电感　片式电感　阻抗磁珠　晶片电感　

其他电感　固定线圈　可变线圈　传输线圈　空心线圈　

弹簧线圈　自粘线圈　贴片线圈　感应线圈　驱动线圈

共模线圈　磁头线圈　扼流线圈　偏转线圈　其他线圈

电位器

金属膜电位器　金属氧化膜电位器　合成碳膜电位器　合成实芯电位器　金属玻璃釉电位器　线绕电位器　块金属膜电位器　带开关电位器　电联电位器　多联电位器　锁紧型电位器　非锁紧型电位器　旋转型电位器　直滑式电位器

贴片式电位器　光电电位器　磁敏电位器　电子电位器　

导电朔料电位器　其他变压器

变压器

低频电压器　中频电压器　高频电压器　脉冲变压器　空心变压器　磁心变压器　铁心变压器　电源变压器　音频变压器恒压变压器网络变压器电子变压器电力变压器　三相变压器可控硅变压器换流变压器旋转变压器伺服变压器　其他变压器

继电器

电磁继电器　中间继电器　干簧继电器　舌簧继电器　时间继电器　固态继电器　双金属片温度继电器　光电继电器　

热敏继电器　电热式继电器　极化继电器　汽车继电器　信号继电器　同轴继电器　通信继电器　光ＭＯＳ继电器　

接触继电器　功率继电器　磁保持继电器　高频继电器　速度继电器　真空继电器　安全继电器　水银继电器　热继电器　充热继电器　其他继电器

传感器

流量传感器　温度传感器　电磁传感器　电流传感器　电量传感器　颜色传感器　光纤传感器　声波传感器　超声波传感器　湿度传感器　振动传感器　陀螺仪　光电传感器　

气体传感器　液位传感器　转速传感器　速度传感器　霍尔元件　扭矩传感器　压力传感器　接近传感器　位移传感器

视觉／图像传感器　热敏传感器　水表传感器　其他传感器

晶体

石英晶体谐振器　石英晶体振荡器　陶瓷谐振器　陶瓷振荡器　石英晶体滤波器　陶瓷滤波器　表面贴装晶体震荡器

表面贴装晶体谐振器　恒温晶体振荡器　温补晶体振荡器　声表滤波器　钟振　压控晶振　温控晶振鉴频器　险波器　其他晶体　　

开关

钮子开关　波动开关（船型开关）　波段开关　拨动开关　杠杆开关　推动开关　旋转开关　按钮开关　微动开关　电源开关　温控开关　流量开关　浮球开关　调速开关　薄膜开关　负荷开关　转换开关　隔离开关　接近开关　组合开关　行程开关

压力开关　光电开关　墙壁开关　倒顺开关　限位开关　脚踏开关　遥控开关　轻触开关　空气开关　霍尔开关　键盘开关　贴片开关　声控开关　编码开关　录放开关　舌簧开关　跑偏开关　

电池／电源

干电池　蓄电池　光电池　锂电池　镍氢电池　镍镉电池燃料电池　太阳能电池　充电电池　手机电池　钮扣电池　电池组配件　开关电源　逆变电源　ＵＳＰ电源　直流稳压电源　交流稳压电源　线性稳压电源　脉冲电源　变频电源　激光电源　应急电源　其他

接插件／连接器

ＩＣ插座　电源插座　电池插座　耳机插座　莲花插座　继电器插座　半导体分力器件插座　谐振器插座　电阻管插座

显像管插座　电源插头　端子　水晶头　电脑接插件　

通信接插件　光纤接插件　手机连接器　电缆连接器　印刷版连接器　射频连接器　同心连接器　卡座　接线板　线束　鳄鱼夹　其他

其他电子元件

朔料胶　散热膏　导电胶　云母片　保险丝座　熔断器　

交流接触器　陶瓷管保险丝　玻璃管保险丝　过流保护片　

电流保险丝　温度保险丝（插片保险丝）　熔断保险丝

自恢复保险丝　其他保险配件　电声器材　音响器材　传声器　通信电传声器件　蜂鸣片　蜂鸣器　耳机及配件　扬声器　天线　

第二节行业概念

●被动组件

是电子产品中不可缺少的基本组件。

电子电路有主动与被动两种装置，所谓被动组件是不必接电就可以动作，而产生调节电流电压，储蓄静电、防治电磁波不干扰、过滤电流杂质等的功能。

相对应主动组件，被动足是在电压改变的时候，电阻和阻抗都不会随之改变。

被动组件可以涵盖三大类产品：

电阻器、电感器和电容器。

●半导体分立器件

主要包括半导体二极管、三极管、三极管阵列、ＭＯＳ场效应管、结型场效应管、光电耦合器、可控硅等各种两端和三端器件。

●有源器件和无源器件

简单地讲就是需能（电）源的器件叫有源器件，无需能（电）源的器件就是无源器件。

有源器件一般用来信号放大、变换等，无源器件用来进行信号传输，或者通过方向性进行“信号放大”。

电容、电阻、电感都是无源器件，ＩＣ、模块等都是有源器件。

●摩尔定律

　INTEL公司创建人之一戈登·摩尔的经验法则，他曾经这样描述：

“随着芯片上的电路复杂度提高，元件数目必将增加，然而每个元件的成本却每年下降一半。

”摩尔定律看似非常简单，实则对于半导体工业的发展的指导意义深远。

一些分析家预测摩尔定律终将实效——一种自我激励的机制，只要半导体技术和经济的发展还能满足市场需要，摩尔定律还将继续生存下去，只不过是速度上的减缓。

第二章集成电路的基础知识

第一节集成电路的基础介绍

我们通常说的“芯片”是指集成电路，它是微电子技术的主要产品。

所谓微电子是相对“强电”、“弱电”等概念而言，指它处理的电子信号极其微小，它是现代信息技术的基础，我们通常所接触的电子产品，包括通讯、电脑、智能化系统、自动控制、空间技术、电台、电视等等都是在微电子技术的基础上发展起来的。

我国的信息通讯、电子终端设备产品这些年来有长足发展，但以加工装配、组装工艺、应用工程见长，产品的核心技术自主开发的较少，这里所说的“核心技术”

主要就是微电子技术，就好像我们盖房子的水平已经不错了，但是，盖房子所用的瓦砖还不生产，要命的是，“砖瓦”还很贵。

一般来说，“芯片”成本是最能影响整机的成本。

微电子技术涉及的行业很多，包括化工、光电技术、半导体材料、精密设备制造、软件等，其中又以集成电路技术为核心，包括集成电路的设计、制造。

第二节集成电路的基本概念

集成电路：

IntegratedCircuit，缩写IC

相对于分立式半导体器件（DiscretedSemiconductor）而言，它把若干个不同或相同功能的单元集中加在一个基晶片上而形成具有一定功能的器件。

晶圆：

多指单晶硅圆片，由普通硅沙拉制提炼而成，是最常用的半导体材料，按其直径分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸规格，近来发展出12英寸甚至更大规格。

晶圆越大，同一圆片上可生产的IC就多，可降低成本；但要求的技术和生产技术更高。

前工序：

在IC制造过程中晶圆光刻的工艺（即所谓流片0，被称其为前工序，这是IC制造的最要害技术。

后工序：

晶圆流片后，其割切、封装等工序被称其为后工序

光刻：

是IC生产的主要工艺手段，指用光技术在晶圆上刻蚀电路

线宽：

4微米/1微米/0.6微米/0.35微米等，是指IC生产工艺可达到的最小导线宽度，是IC工艺先进水平是主要指标。

线宽越小，集成度就越高，再同一面积上就集成更多电路单元

第三章集成电路的发展及分类

第一节集成电路的发展

起源于20世纪60年代初期，是在一块极小的硅单晶片上，利用半导体工艺技术将许多半导体二极管、三极管、电阻器-电容器等元件连接成能完成特定电子技术功能的电子电路，然后封装在一个便于安装的外壳中，便构成了集成电路。

集成电路实现了元件、电路和系统的三结合，在经过了四十年的发展后已迅速成为促进计算机、通信、控制以及整个电子工业发展的重要器件。

第二节集成电路的特点

1.高密度

2.高频率

3.高可靠性

4.低功耗

5.低工作电压

6.多功能组合

集成电路的分类

1.按工艺分类：

TTL：

晶体管一晶体管逻辑电路

MOS：

金属氧化物半导体

CMOS：

互补金属氧化物半导体

HMOS：

高性能金属氧化物半导体

HCMOS：

高速CMOS

BICMOS：

双极型CMOS

ECL：

发射极耦合逻辑电路

TLM：

三层金属化

2.按工作状态分类：

线性电路、脉冲电路

3.按产品等级分类：

商业级：

C（适用于室内工作，工作温度为0°C——70°C）

工业级：

I（适用于比较恶劣的工业生产现场及可靠性要求高的场合，工作温度为-40℃-85℃）

军用级：

M（适用于工作环境恶劣，即工作温度、湿度变化大，可能受到中子、离子辐射，承受超重或失重，且可靠性要求十分高的系统中，工作温度为-55°C——125°C）

（注：

军用级说明）

军用级集成电路又分为三级：

第一级军用级标准为MIL—STD—883C，是最低一级，此类期间可用在非严格、非战术的应用场合。

第二级军用标准是标准军用图样（StandardMilitaryDrawing,SMD）,由美国国防电子器材供应中心（DefenscElectronicsSuppliCenter,DESC）提供，SMD的指标由DESC控制而不是由制造商控制。

第三级也是最高一级军用标准，是美国陆、海军统一规格（JointArmy-NavySpecification,JAN）。

JAN级器件保证在各种环境下的可靠性，可用于战场设备等。

4.按用途分类：

（1）音频、视频集成电路（音频放大器、音频/射频信号处理器、视频电路、彩色电视电路、音频数字电路、特殊电路）

（2）数字集成电路（触发器、门电路、解码器、延时器、计时器、时钟/多谐振荡器、分频器、加法器、乘法器、幅值比较器、算术逻辑单元、先行进位发生器、奇偶位发生器/检查器、销存器、特殊器件即误差检测校验和特殊逻辑电路）

（3）线性集成电路（放大器、模拟信号处理器、电机控制电路、运算放大器、锁相环、电源管理器件、射频/中频放大器、电感器电路、通信器件、定时器、晶体管矩阵、电压比较器、电压基准器件、宽带放大器、特殊功能器件）

（4）微处理器（微处理器、控制器、数据传送、专用支持芯片、一般支持芯片）

（5）存储器（读写存储器RAM、只读存储器ROM、字符发生器、可编程逻辑集成电路、代码转换器、移位寄存器、特殊存储器件即按内容寻址存储器、先进先出存储器、动态存储器控制器）

（6）接口电源（缓冲器/驱动器、线路驱动器/发射器、存储器/时钟驱动器、外设/电源驱：

动器、显示驱动器、开关驱动器、A/D转换器、D/A转换器、电平转换器、模拟开关、模拟多工器、数字多工/选择器、数字信号分离器/解码器、线路接受器、读出放大器、取样/保持器、史密特触发器、特殊器件即奇偶解码器、数据采集系统）

第四章集成电路的命名

第一节集成电路的命名

结构：

主型号=器件系列代号+器件序号

由于集成电力的应用十分广泛，对集成电路提出了各种不同的要求，即使是功能相同的集成电路，在不同是使用场合，所选的型号也不尽相同。

一种集成电路往往在主要性能或功能相同的前提下，由于产品级别（商业级、工业级、军用级），封装材料（塑料、陶瓷、金属等）、封装形式（双列直插、带引线芯片载体、格栅式、扁平封装、小型封装等）、电路制造工艺（TTL、CMOS、BICMOS等）、引脚多少、筛选情况（老化、未老化）、电路运行速度、输出输入特性、功耗、生产厂家等不同，派生出不少新的品种。

显然，只用一个主型号不能完全表达出派生产品之间的特性差异，必须在主型号的前后有规则地加上前缀和后缀，把具有特定一样的字母或数据作为前缀、后缀，以表示该集成电路的派生产品之间的差异。

注：

上述所说的“特定意义”的相对于制造商和字母（或数字）在型号中所处的位置而言的。

同一个字母或数字在不同制造商的产品型号中也表示了不同的含义，即使是同一制造商产品，该字母或数字在型号中所处位置前后不同，也表达了不同的含义。

目前，国际上尚无统一标准，各制造商都有自己的一套命名方法，同一厂商对不同系列产品有不同的命名方法。

第二节如何了解一个产品型号

●用字母或数字可以作为一个产品的前缀和后缀

●可以表示：

产品等级、封装材料、封装形式、电路制造工艺、引脚多少、筛选情况（老化或未老化）、输入/输出特性、功耗等

●需要借助技术资料Datasheet

●学会参考Datasheet（.PDF）

●Datasheet的介绍

是一种关于芯片的技术手册，将各项数据以一种表格或列表的形式记录下来。

美国Adobe（

PDF是Adobe公司开发的关于Datasheet的读写应用工具。

在那里可以获得技术资料？

◆IC交易网首页搜索栏目（）

◆E代电子网站首页专栏（）

◆各厂商的官方网站

◆其他网站

找里面的关键词：

Package（封装）

Operational/operatingTemperature（工作温度）

从Datasheet中还可以了解到：

√对好产品的总结描述

√封装的形式及封装材料

√产品等级

√各引脚的特性参数（供产品替代参考）

√产品封装图示及规格尺寸

√……

第五章集成电路的封装

第一节集成电路封装的介绍

封装技术：

是一种将集成电路用绝缘的朔料或陶瓷等材料打包的技术

封装的必要性

√防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀

√便于安装和运输

√直接影响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

√沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁

封装分为两类：

√单晶片封装（SingleChipPackages,SCP）

√双晶片封装（MultichipPackages,MCP）

第二节集成电路封装的历程

IC封装历史始于40多年前。

当时采用金属和陶瓷两大类封壳，它们曾是电子工业界的“辕马”凭其结实、可靠、散热好、功耗大、能承受严酷环境条件等优点，广泛满足从消费类电子产品到空间电子产品的需求。

但它们有诸多制约因素，即重量、成本、封装密度及引脚数。

最早的金属壳是TO型，俗称“礼帽型”；陶瓷壳则是扁长方形。

大约早20世纪60年代中期，仙童公司开发出朔料双列直插式封装（PDIP），有8条引线。

随着硅技术的发展，芯片尺寸越来越大，相应地封壳也要变大。

60年代末，四边有引线较大的封装出现了。

那时人们还不太注意压缩器件的外形尺寸，故而大一点的封壳也可以接受。

但大封壳占用PCB面积多，于是开发出引线陶瓷芯片载体（LCCC）。

1967—1977年间，它的变体即朔料有引线载体（PLCC）面世，且生存了约10年，其引脚数有16个—132个。

20世纪80年代中期开发出的四方型扁平封装（QFP）接替了PLCC。

当时有凸缘QFP（BQFP）和公制MQFP（MQFP）两种。

但很快MQFP以其明显的优点取代了BQFP。

其后相继出现了多种改进型，如薄型QFP（TQFP）、细引脚间距QFP（VQFP），缩小型QFP（SQFP）、朔料QFP（PQFP）、金属QFP（MetalQFP）、载带QFP（TapeQFP）等。

这些QFP均适合表面贴片装。

但这种结构仍占用太多的PCB面积，不适应进一步小型化的要求。

因此，人们开始注意缩小芯片尺寸，相应的封装也要尽量小。

实际上，1963—1969年，菲利浦公司就开发出小外形封装（SOP）。

以后逐渐派生出J型引脚小外形封装（SOJ）、薄小外形封装（VSOP）、缩小型SOP（SSOP）、薄的缩小型（TSSOP）及小外形晶体管（SOT）、小外形集成电路（SOIC）等。

这样，IC的朔封壳有两大类：

方形扁平型和小型外壳型。

前者适用于引脚脚电路，后者适用于少引脚电路。

随着半导体工业的飞速发展，芯片是功能越来越强，需要的外引脚数也不断增加，再停留在周边引线的老模式上幂级数把引线间距再缩小，其局限性也日渐突出，于是有了面阵列的新概念，诞生了阵列式封装。

阵列式封装最早是针栅阵列（PGA），引脚为针式。

将引脚形状变通为球形凸点，即有球栅阵列（BGA）；陶瓷BGA（CBGA）、倒装焊BGA（FCBGA），朔料BGA（PBGA）、增强型朔封BGA（EPBGA）、芯片尺寸BGA（D2BGA）、小型BGA（MiniBGA）、微小型BGA（MicroBGA）及可控塌陷BGA（C2BGA）等。

BGA成为当今最活跃的封装形式。

历史上，人们也曾试图不给IC任何封装。

最早的有IBM公司在20世纪60年代开发的C4（可控塌陷芯片连接）技术。

以后有板上芯片（COB）、柔性板上芯片（COF）及芯片上引线（LOC）等。

但裸芯片面临一个确认优质芯片（KGD）的问题。

因此，提出了既给IC加上封装又不增加多少“面积”的设想，1992年日本富士通首先提出了芯片尺寸封装（CSP）概念。

很快引起国际上的关注，它必将成为IC封装的一个重要热点。

上述种类繁多得到封装，其实都源自20世纪60年代就诞生的封建设想。

推动其发展的因素一直是功率、重量、引脚数、尺寸、密度、电特性、可靠性、热耗散、价格等。

尽管已有这么多封装可供选择，但新的封装还会不断出现。

另一方面，有不少封装设计师及工程师正在努力以去掉封装。

当然，这绝非易事，封装将至少还得陪伴我们20年，直到真正实现芯片只在一个互连层上集成。

可以这样粗略地归纳封装的发展过程：

结构方面TO—DIP—LCC—QFP—CSP；材料方面是金属—陶瓷—朔料；引脚形状是长引线直插—短引线或无引线贴装—球状凸点；装配方式是通孔封装—表面安装—直线安装。

1.集成电路的封装图示

第六章集成电路的品牌

公司LOGO

公司名称

产品前缀

公司产品

AnaiogDevices,Inc.美国模拟器件公司（简称AD或API）

AD，ADD，ADE，ADF，ADG，ADM，AND，ADR，ADV，DAC，OP，TMP，SDC。

。

。

线性产品，转换器，放大器，数字信号处理器（DSP），数模转换器，模数转换器，电源控制，Amplifiers,Linear

Instrumentation

Amplifiers,precision

Amplifiers,Broadband

Componenta,Comparators,LCD

Drivers,Logarithmic

Amplifiers,RF/IFProducts

CellularHandest

ICs,Sensors,switches&

Multiplexers,Thermal&System

Management,DateConverters

AlteraCorporation

美国Altera公司

APEK，FLEX，ACEX，MAX

StratixDevice,CycloneDevice

StratixGxDevice,APEX

Device

MercuryDevice,FLEX10K

Device,ACEX1KDevice,FLEX6000Device,

ARM-BasedExcalibur,

ConfigurationDwvices,

EmbeddedProcessors（可编程器件）

ATMEL

ATMEL美国英特梅尔公司

AT，M，PC，TSPC，TS，EF，U，ATA，TSS，TME，e

Microcontrollers,Memory,

Programmablrlogic,

CommunicationIcs,

Multimedia&Imaging,Security

&SmartCardIcs,Military&

Aerospace

Automotive&industrial,

BroadbandData

Conversion

Management（可编程器件）

AdvancedMicroDevices（AMD）美国先进微电子器件公司

AM，AND，SD，NET，SC

AMDprocessor—basedPCs

AgilentTechnologies

AgilentTechnologies美国安捷伦科技

HCPL,XMT,ANIC

5082,1N,HFBR,4N,HDSP,XMT,HCNVV,6N,HDMP,HFCT,ABA

DEMO,ADCS,HDNS,HLMP,ADNS,AEAS,ATF,

AT,AFKC,AFKA

HMMC,HBCS,CNY

HFBR,HBAT,HBCC,HBCR,HBCS,HCPL,HCMS,5962,HCTL,HDLO,HDLG,HDLY,HDLA,HDMP,HDNS,HDSO

MobileConnectivitySolutions,

成像，发光二极管，光导航，

光纤，光耦合器

红外，射频与微波，物理层

IC，协议层IC，移动控制（测试仪器）

AVAGO

AvagoTechnologies

安华高科技（原安捷伦科技AgilentTechnologies）

射频、微波器件、光电产品，ASIC，存储ASSP等

Burr-BrownProductd

From　texasinstruments

Burr—Brown（BB）美国布尔—布朗公司（已被德州仪器收购）

AC，SN，TCM，TL，TMS，TP，uA

DSP，放大器与计较器，数据转化器，接口产品，电源管理，音频，时钟与计数器，控制与监测，MSP430超低功耗单片机，射频，电信，视频与影像OMAP平台，识字逻辑，ASIC，微控制器，可程式逻辑，汽车，FI