¿Qué son los dispositivos semiconductores discretos y los circuitos integrados?
Desde su aparición en la década de 1950, los dispositivos semiconductores discretos han desempeñado un papel importante en el desarrollo de productos electrónicos. Ahora bien, aunque los circuitos integrados han sido ampliamente utilizados y han reemplazado a los transistores en muchas situaciones, se debe creer que los transistores no serán abandonados por completo en ningún momento. Debido a que los transistores tienen sus propias características y desempeñarán un papel en los productos electrónicos que no pueden ser reemplazados por otros componentes, los transistores no solo no se eliminarán, sino que también se desarrollarán.
1 Denominación de dispositivos semiconductores discretos
De acuerdo con las regulaciones nacionales, la denominación de dispositivos semiconductores discretos nacionales consta de cinco partes, como se muestra en la Tabla 3-9. Por ejemplo, 2AP9, "2" significa diodo, "A" significa material de germanio tipo N, "P" significa tubo ordinario y "9" significa número de serie. Otro ejemplo es 3DG6, "3" significa triodo, "D" significa material de silicio NPN, "G" significa tubo de alta frecuencia y baja potencia y "6" es el número de serie.
Algunos transistores de baja potencia están representados por números de cuatro dígitos. Los parámetros característicos específicos se muestran en la Tabla 3-10.
En los últimos años, los fabricantes nacionales de dispositivos semiconductores han introducido tecnología de producción extranjera avanzada, han comprado materias primas, procesos de producción y un conjunto completo de estándares de proceso, o han comprado directamente matrices de dispositivos para embalaje. Por lo tanto, los dispositivos semiconductores con nombres de modelos de productos extranjeros son más comunes en el mercado y los dispositivos con nombres que cumplen con las normas nacionales no están disponibles. Al seleccionar dispositivos semiconductores importados, se debe revisar cuidadosamente la información relevante y comparar los indicadores de rendimiento.
2 Diodos
Según los diferentes procesos estructurales, los diodos semiconductores se pueden dividir en tipo de contacto puntual y tipo de contacto superficial. Los diodos de tipo de contacto puntual tienen un área de contacto pequeña y una capacitancia de unión pequeña en la unión PN, lo que los hace adecuados para circuitos de alta frecuencia, pero la corriente que se permite pasar y el voltaje inverso que pueden soportar también son relativamente pequeños, por lo que son adecuados para trabajando en circuitos como el tipo de contacto de superficie de detección y conversión de frecuencia. El área de contacto de la unión PN del diodo es grande y la capacitancia de la unión es relativamente grande, por lo que no es adecuado para su uso en circuitos de alta frecuencia. Pasa corrientes más grandes y se utiliza principalmente en circuitos de rectificación con frecuencias más bajas.
Tabla 3-9: Denominación de dispositivos semiconductores discretos domésticos
Nota: fa es la frecuencia de funcionamiento y Pc es la potencia de funcionamiento.
Tabla 3-10 Transistores universales de baja potencia
Nota: fT es la frecuencia de funcionamiento.
Los diodos semiconductores pueden estar fabricados de germanio o silicio. La resistencia directa de los diodos de germanio es muy pequeña y el voltaje directo es de aproximadamente 0,15 ~ 0,35 V, pero la corriente de fuga inversa es grande y la estabilidad de la temperatura es pobre. La corriente de fuga inversa de los diodos de silicio es mucho menor que la de los diodos de germanio; La desventaja es que solo se puede encender un voltaje directo más alto (0,5 ~ 0,7 V), y solo es adecuado para circuitos con señales fuertes.
El diodo debe conectarse al circuito según la polaridad. En la mayoría de los casos, el polo positivo (o ánodo) del diodo debe conectarse al extremo de alto potencial del circuito, mientras que el polo negativo. (o cátodo) del tubo regulador de voltaje debe conectarse al extremo de alto potencial del circuito. Conecte el polo positivo de la fuente de alimentación, y su polo positivo está conectado al polo negativo de la fuente de alimentación.
1) La apariencia y los símbolos de los diodos de uso común
Las formas y los símbolos de los diodos de uso común se muestran en la Figura 3-16.
Figura 3-16 Símbolos de diodos de uso común
2) Características de los diodos de uso común
Las características y usos de los diodos de uso común se enumeran en la Tabla 3 -11.
Tabla 3-11 Características y usos de los diodos de uso común
3) Identificación y detección de diodos
Los diodos vienen en una variedad de formas de empaque, y el Los más utilizados actualmente son los envases de plástico y los envases con carcasa de vidrio. Los antiguos diodos rectificadores de alta potencia y alta corriente todavía están empaquetados en metal y tienen pernos disipadores de calor. Los diodos encapsulados en vidrio pueden ser diodos ordinarios o diodos Zener. Si no está seguro de la identificación mediante inspección visual, debe confiar en un multímetro o equipo especial para distinguirlos. Debido a que la forma de los diodos Zener encapsulados en vidrio es la misma que la de los diodos ordinarios, diferentes diodos desempeñan diferentes funciones en el circuito. Especialmente los diodos Zener, su característica más importante es que funcionan en un estado de conexión inversa.
(1) Identificación a partir de marca.
① Hay un símbolo de diodo en la carcasa. La dirección de la flecha es la dirección del flujo de corriente, por lo que la dirección que señala la flecha es el polo negativo. Como se muestra en la Figura 3-17, es la conductividad unidireccional del diodo.
② Está empaquetado en forma esférica, generalmente representado por un punto de color, y el punto de color es el cátodo. El cable empaquetado en forma de columna y cerca del anillo de color (generalmente blanco) es el electrodo negativo.
(2) Detección de multímetro digital.
Utilizando un multímetro digital, puede determinar fácilmente la polaridad del diodo, como se muestra en la Figura 3-18. El método es: gire el multímetro digital hacia el bloque de diodos e inserte el cable de prueba rojo. conector V/? del multímetro, inserte el cable de prueba negro en el conector COM y luego use los dos cables de prueba para hacer contacto con los dos electrodos del diodo respectivamente. Intercambie los cables de prueba hacia adelante y hacia atrás para medir una vez. , hay entre 600 y 750 en la pantalla (tubo de silicio) o una lectura entre 200 y 400 (tubo de germanio). En este momento, el electrodo en contacto con el cable de prueba rojo es el ánodo del diodo (es decir, el). extremo P de la unión PN), y el electrodo en contacto con el cable de prueba negro es el cátodo (es decir, el extremo N de la unión PN).
Figura 3-17: Conductividad unidireccional del diodo
Figura 3-18: Medición del diodo
La medición de diodos emisores de luz es similar a la medición de diodos generales, excepto que el voltaje directo está entre 1,5 y 3 V y la corriente de funcionamiento es de aproximadamente 1 mA. Cuando el diodo emisor de luz está funcionando, se debe conectar una resistencia limitadora de corriente.
3 Transistor
El transistor de cristal también se llama transistor bipolar (llamado así porque dos tipos de portadores participan en la conducción al mismo tiempo). Es un dispositivo semiconductor controlado por corriente que se puede utilizar para amplificar señales débiles y realizar interruptores sin contacto.
1) Clasificación de los triodos
(1) Según materiales: Los transistores se pueden dividir en triodos de germanio (tubos de Ge) y triodos de silicio (tubos de Si) según los diferentes materiales.
(2) Según el tipo de conductividad: los transistores se pueden dividir en tipo PNP y tipo NPN según los diferentes tipos de conductividad. Se utilizan diferentes símbolos para indicar la polaridad del voltaje y la dirección del flujo de corriente. Los tubos de germanio son en su mayoría de tipo PNP y los tubos de silicio son en su mayoría de tipo NPN.
(3) Según finalidad: Según las diferentes frecuencias de trabajo, se dividen en transistores de alta frecuencia (fT>3MHz), baja frecuencia (fT<3MHz) y de conmutación. Dependiendo de la potencia de trabajo, se puede dividir en transistores de alta potencia (Pc>1W), potencia media (Pc entre 0,5 ~ 1W) y baja potencia (Pc<0,5W).
2) Símbolos de circuito de triodos
Los símbolos de circuito de triodos de uso común se muestran en la Figura 3-19.
Figura 3-19 Símbolos de circuito triodo de uso común
3) Método de detección de transistores
(1) Determinar la base Utilice un multímetro digital para determinar la base de el triodo El método es: primero coloque el interruptor de conversión del multímetro digital en la posición del diodo. Conecte los cables de prueba rojo y negro en las tomas correspondientes de la manera correcta (cable de prueba rojo en V/Ω, cable de prueba negro en COM). Recuerda: el cable rojo del multímetro digital está conectado al terminal positivo de la batería interna. Luego use un bolígrafo de prueba para tocar los tres electrodos del transistor respectivamente. Siempre podrá encontrar que uno de los electrodos indica 0,5 ~ 0,8 V (tubo de silicio) o 0,15 ~ 0,35 V (tubo de germanio) para los otros dos electrodos. es la base.
(2) Juicio de los polos E y C.
Generalmente, los multímetros tienen la función de medir la ampliación. Primero, seleccione el interruptor de función del multímetro en la posición hFE e inserte el transistor en el orificio de prueba de acuerdo con la polaridad (PNP, NPN). esta vez, la escala en el cabezal del medidor se puede leer directamente desde el disco. Luego intercambie los polos E y C. Si la aguja del medidor se desvía más, las clavijas son correctas. Puede saber si es el emisor o el colector por la marca al lado del conector del multímetro. Además, al medir la base, también puedes conseguir que las lecturas de D y E sean mayores que las lecturas de B y C. Aunque están muy cerca, siempre hay una ligera diferencia.
El método de medición de transistores con un multímetro digital se presenta en "Uso del multímetro" en la Sección 5 Introducción a los instrumentos de uso común.
4 Circuitos integrados
Los circuitos integrados son otro tipo de dispositivo electrónico desarrollado después de los tubos de electrones y los transistores. Utiliza tecnología de semiconductores o tecnología de película gruesa o película delgada (o una combinación de estos procesos) para fabricar simultáneamente resistencias, condensadores, diodos, transistores y otros componentes en una pieza de silicio o sustrato aislante de acuerdo con los requisitos del circuito diseñado. un circuito con funciones específicas y luego empaquetado. Los circuitos integrados son un tipo de dispositivo electrónico que refleja mejor los rápidos cambios y el rápido desarrollo de la industria electrónica. Hay tantos tipos de circuitos integrados que es casi imposible, y de hecho innecesario, familiarizarse con todos ellos, pero es importante comprender algunos circuitos integrados básicos.
1) Clasificación de los circuitos integrados
Los circuitos integrados se pueden dividir en circuitos integrados semiconductores, circuitos integrados de película delgada, circuitos integrados de película gruesa y circuitos integrados híbridos según sus diferentes estructuras y procesos. métodos. Entre ellos, los circuitos integrados de semiconductores son los de más rápido crecimiento, los más diversos y los más utilizados.
Los circuitos fabricados sobre obleas semiconductoras mediante procesos planos (oxidación, fotolitografía, difusión, procesos epitaxiales) se denominan circuitos integrados semiconductores (también conocidos como circuitos integrados monolíticos).
Utilice tecnología de película gruesa (evaporación al vacío, pulverización catódica) o tecnología de película delgada (serigrafía, sinterización) para conectar y fabricar componentes pasivos como resistencias y condensadores en el mismo sustrato aislante, y luego soldar los transistores. El troquel, que tiene una función específica, se denomina circuito integrado de película gruesa o de película delgada. Si se instala un circuito integrado monolítico, se convierte en un circuito integrado híbrido.
2) Embalaje de circuitos integrados
El embalaje de circuitos integrados se puede dividir en tres categorías: carcasa metálica, carcasa cerámica y carcasa plástica. Los más comunes son los de línea simple y doble con paquetes de cerámica y plástico.
El embalaje metálico tiene un buen rendimiento de disipación de calor y una alta confiabilidad, pero no es conveniente de instalar y usar, y el costo es alto. Esta forma de embalaje se encuentra comúnmente en circuitos integrados de alta precisión o dispositivos de alta potencia. Los envases cerámicos tienen mala disipación de calor, tamaño pequeño y bajo costo. Las características más importantes de los envases de plástico son su proceso simple y su bajo costo, por lo que se utilizan ampliamente.
Con el aumento de la variedad y especificaciones de los circuitos integrados y la mejora de la integración, el empaquetado de circuitos se ha convertido en un campo altamente profesional de la tecnología de procesos. Hoy en día, los nombres de los paquetes de circuitos integrados en el país y en el extranjero se están volviendo gradualmente consistentes, ya sea que estén hechos de materiales cerámicos o plásticos, se distinguen según la disposición de los pines del circuito integrado. en la Figura 3-20.
3) Pines
Los signos del orden de los pines de los circuitos integrados generalmente incluyen puntos de colores, ranuras, llaves de tubo y signos circulares prensados durante el embalaje. Para bloques integrados duales en línea, el método de identificación de pines es: coloque el circuito integrado horizontalmente, con los pines hacia abajo y la marca está a la izquierda. El primer pin en la esquina inferior izquierda es el pin 1 y luego cuenta en sentido antihorario. , es 2. ,3,…, como se muestra en la Figura 3-20.
Figura 3-20 Empaque de circuito integrado común
Para circuitos integrados simples en línea, también tenga los pines hacia abajo y el logotipo hacia la izquierda, desde el primer pin en la esquina inferior izquierda para Los últimos pines son 1, 2, 3,….
4) Sentido común sobre el uso de circuitos integrados
Los circuitos integrados son dispositivos eléctricos con estructura compleja, múltiples funciones, tamaño pequeño, precio elevado y una instalación y desmontaje problemáticos a la hora de comprarlos. Se debe tener mucho cuidado durante la detección y el uso.
(1) Antes de su uso, debe comprender las funciones, funciones de los pines, apariencia del embalaje, etc. del circuito integrado.
(2) Preste atención a la dirección al instalar circuitos integrados y preste más atención al intercambio entre diferentes modelos.
(3) Debe haber suficientes disipadores de calor para los circuitos integrados de potencia y mantenerlos lo más alejados posible de las fuentes de calor.
(4) No retire ni inserte circuitos integrados mientras la alimentación esté encendida.
(5) Al soldar manualmente productos electrónicos, el circuito integrado generalmente debe ensamblarse y soldarse al final. No se debe utilizar un soldador de más de 45 W y cada tiempo de soldadura no debe exceder los 10 segundos.