任务二 常见晶体管、集成电路的封装认识

活动一 常见晶体二极管的参数、分类与封装

1.二极管的基本参数

二极管的基本参数主要有最大平均整流电流、最高反向工作电压、反向电流和最高工作频率等。

（1）最大平均整流电流IF(AV)

最大平均整流电流IF(AV)是指二极管长期工作时，允许通过的最大正向平均电流。它与PN结的面积、材料及散热条件有关。实际应用时，工作电流应小于IF(AV)，否则可能导致结温过高而烧毁PN结。

（2）最高反向工作电压VRM

最高反向工作电压VRM是指二极管反向运用时，所允许加的最大反向电压。实际应用时，当反向电压增加到击穿电压VBR时，二极管可能被击穿损坏，因而VRM通常取为（1/2～2/3）VBR。

（3）反向电流IR

反向电流IR是指二极管未被反向击穿时的反向电流。理论上IR=IR(sat)，但考虑表面漏电等因素，实际上IR稍大一些。IR越小，表明二极管的单向导电性能越好。另外，IR与温度密切相关，使用时应注意。

（4）最高工作频率fM

最高工作频率fM是指二极管正常工作时，允许通过交流信号的最高频率。实际应用时，不要超过此值，否则二极管的单向导电性将显著退化。fM的大小主要由二极管的电容效应来决定。

2.二极管的分类

（1）按结构分类

半导体二极管主要是依靠PN结工作的，与PN结不可分割的点接触型和肖特基型，也被列入一般的二极管的范围内。因此根据PN结构造面的特点，把晶体二极管分类如下。

➣点接触型二极管

点接触型二极管是在锗或硅材料的单晶片上压触一根金属针后，再通过电流法而形成的。因此，其PN结的静电容量小，适用于高频电路。但是，与面结型相比较，点接触型二极管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大电流和整流。因为其构造简单，所以价格便宜，广泛应用于小信号的检波、整流、调制、混频和限幅等场合。

➣合金型二极管

合金型二极管是在N型锗或硅的单晶片上，通过添加合金铟、铝等金属的方法制作PN结而形成的。正向电压降小，适于大电流整流，因其PN结的静电容量大，所以不适于高频检波和高频整流。

➣扩散型二极管

扩散型二极管是在高温的P型杂质气体中，加热N型锗或硅的单晶片，使单晶片表面的一部分变成P型。以此法形成的二极管因PN结正向电压降小，适用于大电流整流。

➣平面型二极管

平面型二极管的PN结是在半导体单晶片（主要是N型硅单晶片）上，扩散P型杂质，利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用，在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的。它由于半导体表面被制作得平整，故而得名，由于PN结的表面被氧化膜覆盖，因此具有稳定性好和寿命长等特点，主要用做小电流开关管。

（2）根据用途分类

➣检波二极管

就原理而言，从输入信号中取出调制信号是检波，以整流电流的大小（100mA）作为界限，通常把输出电流小于100mA的叫检波。锗材料点接触型检波二极管工作频率可达400MHz，正向压降小，结电容小，检波效率高，频率特性好。类似点触型那样检波用的二极管，除用于检波外，还能够用于限幅、削波、调制、混频和开关等电路。

➣整流二极管

就原理而言，从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小作为界限，通常把输出电流大于100mA的叫整流。整流二极管通常是面结型，工作频率小于1kHz，最高反向电压为25～3000V，可分多挡。

➣限幅二极管

大多数二极管都能作为限幅使用，也有像保护仪表用的高频齐纳管那样的专用限幅二极管。为了使这些二极管具有特别强的限制尖锐振幅的作用，通常会使用硅材料制造二极管。

➣开关二极管

开关二极管是一种可在小电流下（10mA左右）进行逻辑运算，以及在数百毫安下用于磁芯激励的二极管。小电流开关二极管通常有点接触型和键型等，也有在高温下还能工作的硅扩散型、台面型和平面型。开关二极管的特长是开关速度快。肖特基型二极管的开关时间特短，因而是理想的开关二极管。

➣变容二极管

用于自动频率控制（AFC）和调谐用的小功率二极管被称为变容二极管。它通过施加反向电压，使其PN结的静电容量发生变化。因此，常被用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等情况。虽然通常采用的是硅扩散型二极管，但是也可采用合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊二极管，因为这些二极管对于电压而言，其静电容量的变化率特别大。结电容随反向电压VR变化，可取代可变电容，用做调谐回路、振荡电路、锁相环路，常用于电视机高频头的频道转换和调谐电路，多以硅材料制作。

➣稳压二极管

稳压二极管是反向击穿特性曲线急剧变化的二极管，可作为控制电压和标准电压使用。二极管工作时的端电压（又称齐纳电压）从3V至150V可划分成许多等级。在功率方面，也有从200mW至100W以上的产品。稳压二极管工作在反向击穿状态，使用硅材料制作，动态电阻RZ的值很小。

➣阻尼二极管

阻尼二极管具有较高的反向工作电压和峰值电流，正向压降小。高频高压整流二极管，用在CRT监视器行扫描电路中做阻尼和升压整流用。

➣瞬变电压抑制二极管

瞬变电压抑制二极管TVP管可对电路进行快速过压保护，分双极型和单极型两种，按峰值功率（500～5000W）和电压（8.2～5000V）分类，在高速球和云台总线输入电路中有广泛应用。

➣发光二极管

发光二极管用磷化镓、磷砷化镓材料制成，体积小，正向驱动发光。它工作电压低，工作电流小，发光均匀，寿命长，可发红、绿、蓝、黄单色光，用新型材料做的还可以发白光，现已用于照明领域。其中的红外发光二极管在安防系统的主动红外探测器、主动红外探照灯等设备中有广泛应用。

3.二极管的封装

常见的几种二极管中有玻璃封装、塑料封装和金属封装等。大功率二极管多采用金属封装，并且有个螺帽以便固定在散热器上。图1-34是发光二极管，图1-35是整流二极管，图1-36是开关二极管和稳压二极管，图1-37是大电流整流二极管，图1-38是快速恢复整流二极管，图1-39是贴片安装二极管，图1-40是整流桥堆，图1-41是几种常见二极管的符号。

实训项目1-7：二极管测量实训

将万用表分别置R×10、R×100、R×1k挡，观察晶体二极管2AP9、2CP10、IN4001、IN4148的正反向电阻阻值变化情况，并将判别、测量情况填入表1-10。

活动二 常见晶体三极管的封装与识别

1.三极管主要参数

三极管主要参数有集电极-基极反向饱和电流、集电极-发射极反向电流、发射极-基极反向电流、直流电流放大系数β等10多项。

1）集电极-基极反向饱和电流ICBO：当发射极开路（IE=0）时，基极和集电极之间加上规定的反向电压VCB时的集电极反向电流。它只与温度有关，在一定温度下是个常数，所以称为集电极-基极的反向饱和电流。

2）集电极-发射极反向电流ICEO（穿透电流）：当基极开路（IB=0）时，集电极和发射极之间加上规定反向电压VCE时的集电极电流。其值越小，性能越稳定，锗管的ICEO比硅管大。

3）发射极-基极反向电流IEBO：集电极开路时，在发射极与基极之间加上规定的反向电压时发射极的电流。它实际上是发射结的反向饱和电流。

4）直流电流放大系数β（或hEF）：这是指共发射接法，没有交流信号输入时，集电极输出的直流电流与基极输入的直流电流的比值，即β=IC/IB。

5）截止频率fβ、fα：当β下降到低频时的0.707倍时，就是共发射极的截止频率fβ；当α下降到低频时的0.707倍的频率，就是共基极的截止频率fα。fβ、fα是表明管子频率特性的重要参数，它们之间的关系为fβ≈（1-α）fα。

6）特征频率fT：因为频率f上升时，β就会下降，当β下降到1时，对应的f就是fT。fT是全面地反映晶体管的高频放大性能的重要参数。

7）集电极最大允许电流ICM：当集电极电流IC增加到某一数值，引起β值下降到额定值的2/3或1/2时，这时的IC值称为ICM。所以当IC超过ICM时，虽然不致使管子损坏，但β值会显著下降，影响放大质量。

8）集电极-基极击穿电压BVCBO：当发射极开路时，集电结的反向击穿电压称为BVCBO。

9）发射极-基极反向击穿电压BVEBO：当集电极开路时，发射结的反向击穿电压称为BVEBO。

10）集电极-发射极击穿电压BVCEO：当基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压。使用时如果VCE＞BVCEO，管子就会被击穿。

11）集电极最大允许耗散功率PCM：集电极流过IC，温度要升高，管子因受热而引起参数的变化不超过允许值时的最大集电极耗散功率称为PCM。管子实际的耗散功率为集电极直流电压和电流的乘积，即PC=UCE×IC，使用时应使PC＜PCM。PCM与散热条件有关，增加散热片可提高PCM。

2.三极管的分类

晶体三极管的种类很多，分类方法也有多种。下面按用途、频率、功率、材料等进行分类。

1）按材料和极性分有硅材料的NPN与PNP三极管和锗材料的NPN与PNP三极管。

2）按用途分有高/中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻尼三极管等。

3）按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。

4）按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。

5）按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。

6）按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。

7）按工作原理分有双极型三极管和场效应三极管。

3.场效应管认识

（1）场效应管分类

按沟道半导体材料的不同，场效应管可分为结型和绝缘栅型两种，它们又各分为N沟道和P沟道两种。若按导电方式来划分，场效应管可分成耗尽型与增强型。结型场效应管均为耗尽型，绝缘栅型场效应管既有耗尽型的，也有增强型的。

场效应晶体管可分为结场效应晶体管和MOS场效应晶体管。而MOS场效应晶体管又分为N沟耗尽型和增强型，P沟耗尽型和增强型四大类，如图1-42所示。

（2）场效应管的基本参数

场效应管的基本参数有饱和漏源电流、夹断电压、开启电压和跨导等。

1）饱和漏源电流IDSS是指在结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，栅极电压UGS=0时的漏源电流。

2）夹断电压U是指在结型或耗尽型绝缘栅场效应管中，使漏源间刚好截止时的栅极电压。

3）开启电压UT是指在增强型绝缘栅场效管中，使漏源间刚好导通时的栅极电压。

4）跨导gM是表示栅源电压UGS对漏极电流ID的控制能力，即漏极电流ID变化量与栅源电压UGS变化量的比值。gM是衡量场效应管放大能力的重要参数。

5）漏源击穿电压BUDS是指栅源电压UGS一定时，场效应管正常工作所能承受的最大漏源电压。这是一项极限参数，加在场效应管上的工作电压必须小于BUDS。

6）最大耗散功率PDSM也是一项极限参数，是指场效应管性能不变坏时所允许的最大漏源耗散功率。使用时，场效应管实际功耗应小于PDSM并留有一定余量。

7）最大漏源电流IDSM是一项极限参数，是指场效应管正常工作时，漏源间所允许通过的最大电流。场效应管的工作电流不应超过IDSM。

4.晶体管封装形式

（1）TO-92封装

大部分小功率三极管、小功率场效应管、小功率可控硅、小电流稳压集成电路等都采用这种封装形式。例如，2SC9013、2SC9015、2SK30A、MCR100-6/K06、78L12等，如图1-43所示。

（2）TO-220封装

部分大功率三极管、场效应管、可控硅、三端稳压集成电路采用这种封装形式，如图1-44所示。它们有自带散热器绝缘和自带散热器不绝缘两种结构，如TIP41、IRF540、LM7812、BTA16-1000B等。这种封装为了便于散热还可以配上专用散热器，如图1-45所示。

（3）TO-18封装

部分中小功率三极管、光电三极管采用这种封装形式。这种封装的外壳是金属的，故又称金属封装，多用于军用产品和工业控制设备中，如3DG6、2N5179等，如图1-46所示。

（4）TO-3和TO-3p封装

许多大功率三极管、场效应管采用这种封装形式。其中TO-3是金属封装，金属外壳是C极或D极，如3DD15C，2SD870、2SD951，如图1-47所示。

TO-3P是树脂封装，有自带散热器绝缘和自带散热器不绝缘两种结构，如2SC5200、2SD1879、2SK2753、2SD1881等，如图1-48所示。

活动三 常见集成电路的封装与识别

目前集成电路种类繁多，封装形式也多种多样，常见的有金属圆形封装DIP8、DIP14、DIP16、DIP24、TO-220、TO-3、BGA、软封装等，如表1-11所示。集成电路引脚定义如图1-49所示。