Маркировка полупроводниковых приборов реферат
Обновлено: 07.07.2024
Современные отечественные полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы обозначают кодом, состоящим из букв русского алфавита и цифр.
Первый элемент обозначения полупроводниковых приборов (буква или цифра) определяет исходный полупроводниковый материал: Г или 1 – германий; К или 2 – кремний; А или 3 – соединения галлия; И или 4 – соединения индия.
Второй элемент (буква) определяет подкласс прибора: Т – биполярные транзисторы; П – полевые транзисторы; Д – диоды выпрямительные; Ц – выпрямительные столбы и блоки; А – диоды сверхвысокочастотные; И – диоды туннельные; В – варикапы; С – стабилитроны; Н – тиристоры диодные; У – тиристоры триодные; Л – светоизлучающие приборы; О – оптоэлектронные пары.
Третий элемент (цифра) обозначает один из характерных признаков прибора (назначение, принцип действия и др.). Например, цифра третьего элемента маркировки транзистора указывает на его мощностные и частотные свойства. Маломощные транзисторы (с мощностью рассеяния до 0,3 Вт) обозначены цифрами 1 (низкочастотные до 3 МГц), 2 (среднечастотные до 30 МГц) и 3 (высоко- и сверхвысокочастотные свыше 30 МГц). Аналогично цифрами 4, 5, и 6 подразделены по частоте транзисторы средней мощности (от 0,3 до 1,5 Вт), а цифрами 7,8 и 9 – мощные транзисторы (свыше 1,5 Вт). При обозначении оптопар вместо цифр используют буквы: Р – резисторные оптопары; Д – диодные; У – тиристорные; Т – транзисторные.
Четвертый элемент (двузначное или трехзначное число) обозначает порядковый номер разработки прибора в данной серии.
Пятый элемент (буква) указывает на классификацию по параметрам (коэффициент передачи тока, напряжение стабилизации и др.).
В соответствии с указанной системой маркировки обозначение ГТЗО8В принадлежит германиевому (Г) транзистору (Т), высокочастотному, малой мощности (3), номер разработки 08, с коэффициентом передачи тока базы 50…120 (В); обозначение КД202Р соответствует кремниевому (К) выпрямительному диоду (Д) средней мощности (2), номер разработки 02, с максимально допустимым обратным напряжением 600 В (Р).
В обозначении полупроводниковых фотоэлектрических приборов первый элемент (две буквы) означает группу приборов: ФР – фоторезисторы, ФД – фотоприемники с p–n-переходом без усиления (фотодиоды).
Второй элемент (буквы) означает материал, из которого изготовлен прибор: ГО – германий; ГБ – германий, легированный бором. ГЗ – германий, легированный золотом; К – кремний; КГ – кремний, легированный галлием; РГ – арсенид галлия и т.д.
Третий элемент (трехзначное число) является порядковым номером разработки прибора.
Четвертый элемент (буква) означает подгруппу полупроводниковых фотоэлектрических приборов: У – фототранзисторы униполярные: Б – фототранзисторы биполярные; Л – фотодиоды лавинные; Т – фототиристоры и т.д.
Пример обозначения: ФДГЗ-001К – фотодиод из германия, легированного золотом, координатный, номер разработки 001.
Обозначение интегральных микросхем состоит из четырех элементов.
Первый элемент (цифра) обозначает группу ИМС: 1,5,7 – полупроводниковые; 2,4,6,8 – гибридные; 3 – прочие (например, пленочные).
Второй элемент (двух- или трехзначное число) означает номер разработки.
Третий элемент (две буквы) определяет подгруппу и вид ИМС по функциональному назначению: ЛИ – логический элемент И, ТД – триггер динамический, ИР – цифрой регистр и т.д.
Четвертый элемент – порядковый номер ИМС в серии по функциональному признаку.
Различные буквы (например, К, КР) перед условным обозначением некоторых серий микросхем определяют характерные их особенности. Для бескорпусных микросхем перед обозначением добавляют букву Б.
В качестве примера приведем условные обозначения полупроводниковой и гибридной ИМС. Так, микросхема К140УД14А означает: К – микросхема для электронных устройств широкого применения, 1 – полупроводниковая, 40 – порядковый номер серии(серия 140), УД – операционный усилитель, 14 –порядковый номер операционного усилителя в серии 140, А – с коэффициентом усиления определенного значения. Шифр микросхемы 284КН1 означает: 2 – гибридная, 84 – порядковый номер серии (серия 284), КН – коммутаторы, 1 – порядковый номер коммутатора в серии 284.
Вопросы для самопроверки:
1. Где применяются диоды Шоттки?
2. Что собой представляет варикап?
3. В чём заключаются различия передаточных характеристик полевых транзисторов с управляющим p–n переходом и с изолированным затвором?
4. В чём заключаются отличия IGBT-транзисторов от полевых транзисторов?
5. В чём заключаются отличия симистора от тиристора?
6. Какие транзисторы имеют более высокое быстродействие – БТИЗ или ПТИЗ.
АНАЛОГОВЫЕ УСТРОЙСТВА
Электронные устройства делятся на аналоговые и цифровые, гибридные. В современных системах управления различными процессами, в том числе и технологическими, присутствуют устройства обоих типов. Аналоговые устройства обычно обеспечивают съем первичной информации с датчиков системы управления приводами исполнительных устройств и механизмов, усиливают и преобразовывают сигналы, а цифровые устройства управляют самим процессом в соответствии с заданной программой.
Из курса физики вы знаете, что существуют проводники, диэлектрики и полупроводники . Для проводников характерна проводимость 10 2 -10 8 См/см 3 (См – сименс = 1/Ом), для диэлектриков – 10 -10 См/см 3 и меньше. Промежуток от 10 -10 до 10 2 См/см 3 занимают полупроводники. Характерной особенностью полупроводников, отличающей их от металлов, является возрастание электропроводности с ростом температуры.
Полупроводниковыми приборами называют электропреобразова-тельные приборы, принцип действия которых основан на явлениях, происходящих в самом полупроводнике или на границе контакта двух полупроводников с различными типами проводимости.
К полупроводниковым приборам можно отнести:
- стабилитроны или опорные диоды
- биполярные и полевые транзисторы и др.
Для изготовления реальных полупроводниковых приборов, как правило, используют германий, кремний и арсенид галлия.
Действие полупроводниковых приборов основано на электронных процессах, протекающих в кристаллах полупроводников. Основным полупроводниковым материалом в настоящее время является кристаллический кремний.
Кристаллы кремния в обычных условиях являются диэлектриками. Однако, если в них ввести небольшое количество пятивалентных элементов (сурьма, мышьяк), в их кристаллической решетке образуются свободные электроны и кристаллы становятся проводниками. Такая проводимость кристаллов называется электронной, или отрицательной, или негативной (negative), или проводимостью n-типа.
Введение в кристалл кремния трехвалентных примесей (индий, бор) приводит к тому, что в кристалле возникает дефицит электронов — так называемые дырки, которые также могут переносить электрические заряды. Такая проводимость называется дырочной, или положительной (positive), или проводимостью р-типа.
Полупроводниковые приборы подразделяются по своей структуре на дискретные и интегральные. К дискретным полупроводниковым приборам относятся диоды, транзисторы, фотоэлементы, а также полупроводниковые приборы, управляемые внешними факторами, — фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, терморезисторы, варисторы, варикапы, которые используются в качестве датчиков физических параметров. К интегральным приборам относятся интегральные микросхемы и микропроцессоры.
Диоды. Различают выпрямительные и излучающие диоды, фотодиоды.
Выпрямительные диоды представляют собой полупроводниковые приборы, состоящие из двух слоев полупроводникового материала с электропроводностью типа n и p. Граница между этими слоями обладает способностью пропускать электрический ток только в одном направлении. Такие диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
Излучающие диоды представляют собой диоды, способные излучать свет определенного спектрального состава при прохождении через них тока. Излучающие диоды применяют в качестве индикаторов режимов работы аппаратуры, часов, микрокалькуляторов.
Фотодиоды обладают свойством пропускать или не пропускать электрический ток в зависимости от уровня освещения. Используются для автоматического отключения уличного освещения, для подсчета деталей на конвейере, а также в турникетах.
Транзисторы — это полупроводниковые приборы, предназначенные для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний.
Транзисторы в отличие от диодов состоят из трех кристаллов типа р-n-р или n-р-n и имеют три вывода.
• В основу положен государственный стандарт
ГОСТ 10862-72 а также ряд отраслевых
стандартов
• Применяется буквенно-цифровая маркировка,
отражающая назначение, основные
физические и электрические свойства прибора,
его конструктивно-технологические параметры,
а также вид полупроводникового материала.
3. Обозначения состоят из 5 элементов
4. Первый элемент (I)
• Буква или цифра, обозначающая материал
изготовления прибора:
• К (1) – кремний и его соединения;
• Г (2) – германий и его соединения;
• А (3) – соединения галлия;
• И (4) – соединения индия.
• * цифра вместо буквы означает, что прибор
не широкого, а специального применения с
повышенными требованиями к параметрам.
5. Второй элемент (II)
• Буква, отражающая подкласс прибора:
Подкласс приборов
Условные
обознач
ения
Выпрямительные,
универсальные, импульсные
диоды
Д
Стабилитроны
С
Транзисторы биполярные
Т
Выпрямительные столбы
Ц
Транзисторы полевые
П
Диоды Ганна
Б
Варикапы
В
Стабилизаторы тока
К
Тиристоры диодные
Н
Сверхвысокочастотные диоды
А
Тиристоры триодные
У
Излучающие оптоэлектронные
приборы
Л
Туннельные диоды
И
Оптопары
О
Подкласс приборов
Условные
обознач
ения
6. Третий элемент (III)
• Цифра, отражающая основные
функциональные возможности прибора.
• Для каждого подкласса приборов в
основу функциональных возможностей
положены свои параметры.
7. Диоды (подкласс Д)
Диоды выпрямительные с прямым током (А):
1 – менее 0,3 А
2 – 0,3 – 10 А
3 – диоды прочие
Диоды импульсные с временем восстановления
(нс):
4 – более 500 нс; 7 – 5 -30 нс;
5 – 150 – 500 нс; 8 – 1 – 5 нс;
6 – 30 -150 нс;
9 – время жизни 3 МГц
Средней мощности P = 0,3. 1,5 Вт
4 – низкой частоты
5 – средней частоты
6 – высокой частоты
14. Биполярные транзисторы (подкласс Т)
15. Оптоэлектронные приборы (подкласс Л)
1 – ИК излучающие диоды
2 – ИК излучающие модули
3 – светоизлучающие диоды
4 – знаковые индикаторы
5 – знаковые табло
6 – шкалы
7 – экраны
16. Оптопары (подкласс О)
17. Четвертый элемент (IV)
18. Пятый элемент (V)
• Буква, указывающая разбраковку по
отдельным параметрам.
• Для обозначения используются
заглавные буквы русского алфавита от
А до Я, кроме З, О, Ч, Ы, Ш, Щ, Я,
схожих по написанию с цифрами.
19. Зарубежные приборы
• система обозначений JEDEC (Joint
Electron Device Engineering Council),
принятая объединенным техническим
советом по электронным приборам
США.
20. Первый элемент
21. Второй элемент
• Буква N и серийный номер,
регистрируемый ассоциацией
предприятий электронной
промышленности (EIA).
* Цифры серийного номера не
определяют тип исходного материала,
частотный диапазон, мощность
рассеяния или область применения.
22. Третий элемент (может отсутствовать)
23. Европейская система Pro Electron
Первый элемент в системе Pro Electron
Исходный материал
Ширина запрещенной
зоны, эВ
Условные
обозначения
Германий
0,6…1
A
Кремний
1…1,3
B
Арсенид галлия
более 1,3
C
Антимонид индия
менее 1,6
D
Второй элемент в системе Pro Electron
Подкласс приборов
Обозначение
Диоды детекторные, быстродействующие, смесительные
А
Диоды с переменной емкостью
В
Транзисторы низкочастотные маломощные
(Rthja>15 ºC/Bт)
С
Транзисторы низкочастотные мощные
(Rthja 15 ºC/Bт)
F
Транзисторы высокочастотнае мощные
(Rthja
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
Техника полупроводниковых приборов стала самостоятельной областью электроники. Замена электронных ламп полупроводниковыми приборами успешно осуществлена во многих радиотехнических устройствах.
На всем протяжении развития радиотехники широко применялись кристаллические детекторы, представляющие собой полупроводниковые выпрямители для токов высокой частоты. Для выпрямления постоянного тока электрической сети используют купроксные и селеновые полупроводниковые выпрямители. Однако они непригодны для высоких частот.
Ещё в 1922 г. сотрудник Нижегородской радио лаборатории О.В. Лосев получил генерирование электрических колебаний с помощью кристиллического детектора и сконструировал приёмник “Кристадин”, в котором за счет генерации собственных колебаний получалось усиление принимаемых сигналов. Он имел значительно большую чувствительность, нежели обычные приемники с кристаллическими детекторами. Открытие Лосева, к сожалению, не получило должного развития в последующие годы. Полупроводниковые триоды, получившие названия транзисторов, предложили в 1948 г. американские ученые Бардин, Браттейн и Шокли.
4. Большая механическая прочность (стойкость к тряске, ударам и другим видам механических перегрузок).
5. Различные устройства (выпрямители, усилители, генераторы) с полупроводниковыми приборами имеют высокий КПД, так как потери энергии в самих приборах незначительны.
1. Параметры и характеристики отдельных экземпляров приборов данного типа имеют значительный разброс.
Транзисторы могут работать почти во всех устройствах, в которых применяются вакуумные лампы. В настоящее время транзисторы успешно применяются в усилителях, приёмниках, передатчиках, генераторах, измерительных приборах, импульсных схемах и во многих других устройствах.
Сначала надо познакомиться с механизмом проводимости в полупроводниках. А для этого нужно понять природу связей удерживающих атомы полупроводникового кристалла друг возле друга. Для примера рассмотрим кристалл кремния.
Кремний – это четырехвалентный элемент. Это означает, что во внешней оболочке атома имеются четыре электрона, сравнительно слабо связанные с ядром. Число ближайших соседей каждого атома кремния также равно четырем. Взаимодействие пары соседних атомов осуществляется с помощью парно-электронной связи, называемой ковалентной связью. В образовании этой связи от каждого атома участвуют по одному валентному электрону, которые отщепляются от атомов (коллективизируются кристаллом) и при своем движении большую часть времени проводят в пространстве между соседними атомами. Их отрицательный заряд удерживает положительные ионы кремния друг возле друга. Каждый атом образует четыре связи с соседними, и любой валентный электрон может двигаться по одной из них. Дойдя до соседнего атома, он может перейти к следующему, а затем дальше вдоль всего кристалла. Валентные электроны принадлежат всему кристаллу. Парно-электронные связи кремния достаточно прочны и при низких температурах не разрываются. Поэтому кремний при низкой температуре не проводит электрический ток. Участвующие в связи атомов валентные электроны прочно привязаны к кристаллической решетке, и внешнее электрическое поле не оказывает заметного влияния на их движение.
При нагревании кремния кинетическая энергия частиц повышается, и наступает разрыв отдельных связей. Некоторые электроны покидают свои орбиты и становятся свободными, подобно электронам в металле. В электрическом поле они перемещаются между узлами решетки, образуя электрический ток. Проводимость полупроводников обусловленную наличием у металлов свободных электронов, называют электронной проводимостью. При повышении температуры число разорванных связей, а значит, и свободных электронов увеличивается. При нагревании от 300 до 700 К число свободных носителей заряда увеличивается от 10-17 до 10-24 1/м3. Это приводит к уменьшению сопротивления.
При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном. Его называют дыркой. В дырке имеется избыточный положительный заряд по сравнению с остальными, нормальными связями. Положение дырки в кристалле не является неизменным. Непрерывно происходит следующий процесс. Один из электронов, обеспечивающих связь атомов, перескакивает на место образовавшиеся дырки и восстанавливает здесь парно-электронную связь, а там, откуда перескочил этот электрон, образуется новая дырка. Таким образом, дырка может перемещаться по всему кристаллу. Если напряженность электрического поля в образце равна нулю то перемещение дырок, равноценное перемещению положительных зарядов, происходит беспорядочно и поэтому не создает электрического тока. При наличии электрического поля возникает упорядоченное перемещение дырок, и, таким образом, к электрическому току свободных электронов добавляется электрический ток связанный с перемещением дырок. Направление движения дырок противоположно направлению движения электронов.
Итак, в полупроводниках имеются носители заряда двух типов: электроны и дырки. Поэтому полупроводники обладают не только электронной, но и дырочной проводимостью. Проводимость при этих условиях называют собственной проводимостью полупроводников. Собственная проводимость полупроводников обычно невелика, так как мало число свободных электронов, например, в германии при комнатной температуре ne=3*10*23 см3. В то же время число атомов германия в 1 см кубическом порядка 10*23. Таким образом, число свободных электронов составляет примерно одну десятимиллиардную часть от общего числа атомов.
Существенная особенность полупроводников состоит в том, что в них при наличии примесей наряду с собственной проводимостью возникает дополнительная — примесная проводимость. Изменяя концентрацию примеси, можно значительно изменять число носителей заряда того или иного знака. Благодаря этому можно создавать полупроводники с преимущественной концентрацией либо отрицательно, либо положительно заряженных носителей. Эта особенность полупроводников открывает широкие возможности для практического применения.
Оказывается, что при наличии примесей, например атомов мышьяка, даже при очень малой их концентрации, число свободных электронов возрастает во много раз. Происходит это по следующей причине. Атомы мышьяка имеют пять валентных электронов, четыре из них участвуют в создании ковалентной связи данного атома с окружающими, например с атомами кремния. Пятый валентный электрон оказывается слабо связан с атомом. Он легко покидает атом мышьяка и становится свободным. Концентрация свободных электронов значительно возрастает, и становится в тысячу раз больше концентрации свободных электронов в чистом полупроводнике. Примеси, легко отдающие электроны называют донорными, и такие полупроводники являются полупроводниками n-типа. В полупроводнике n-типа электроны являются основными носителями заряда, а дырки — не основными.
Если в качестве примеси использовать индий, атомы которого трехвалентны, то характер проводимости полупроводника меняется. Теперь для образования нормальных парно-электронных связей с соседями атому индия не достает электрона. В результате образуется дырка. Число дырок в кристалле равно числу атомов примеси. Такого рода примеси называют акцепторными (принимающими). При наличии электрического поля дырки перемешаются по полю и возникает дырочная проводимость. Полупроводники с преобладанием дырочкой проводимости над электронной называют полупроводниками р-типа (от слова positiv — положительный).
Читайте также: