电子系统可靠性设计-电子元器件的可靠性选用.pptx

,电子元器件的可靠性选用 电子系统可靠性设计,电子系统可靠性设计,电子元器件的可靠性选用,2.1,元器件可靠性等级,2.2,元器件选择通则,2.3,电阻器的选用,2.4,电容器的选用,2.5,二极管的选用,2.6,晶体管的选用,2.7,集成电路的选用,2.8,元器件降额使用,2.1,元器件可靠性等级,电子元器件是电子,系统,硬件的最基本单元,电子元器件的可靠性很重要,电子元器件在研制、生产时,：,有一套的保证可靠性的措施和手段,电子元器件的不可维修：,绝大多数,元器件都是不可维修的，,一旦失效，必须更换,本章研究：,利用厂家提供的电子元器件，设计出,高可靠性的系统,2.1.1,元器件可靠性标准,1.,选择电子元器件的意义,元器件的固有可靠性：,电子元器件在制造过程中，由制造厂家保证的可靠性,工程实践表明：,即使使用高固有可靠性的元器件，也不一定做出高可靠性的产品,很多时候电子元器件的失效：,不是因为电子元器件的固有可靠性不高，,而是,设计者的选择和使用不当,造成的,资料表明：,由于元器件的,使用不当（使用不正确）,，,造成的元器件失效占所有元器件失效的,50%,2.,电子元器件的标准,按照,级别,分类：,1),国家级标准,国家标准,GB,，简称,国标,国家军用标准,GJB,，简称,国军标,早期的国家军用标准：,七专技术条件,QZT,，,指专批、专技、专人、专机、专料、专检、专卡,2),行业级标准,行业标准、行业军用标准,电子、航天、航空等行业制定的，,适合本行业,的标准,3),企业级标准,企业标准、企业军用标准,按照,类型,分类：,1),规范,产品规范,：,包括元器件的,总规范,和,详细规范,总规范，又称通用规范,：,指对,某一类,元器件的质量控制规定的,共性要求,详细规范,：,对某类元器件的,一个或一系列型号,规定的具体性能和质量控制要求,3),指导性技术文件,指导正确选择和使用元器件的指南、,用于电子设备可靠性预计的手册、,元器件系列型号目录等,2.1.2,元器件质量等级,国标和国军标规定的,失效率等级代号,：,元器件的质量：,元器件在设计、制造、筛选过程中形成的品质特征，可通过质量认证试验确定,元器件的质量等级：,元器件装机使用前，按产品执行标准或供需双方的技术协议，在制造、检验及筛选过程中其,质量的控制等级,，用于表示元器件的,固有可靠性,。,具有相同物理结构、功能和技术指标相同的元器件，可能具有不同的质量等级,国军标中规定的质量保证等级：,2.1.3,元器件质量认证,质量认证的内容：,1.,对元器件生产单位,质量保证能力,的评定；,2.,对生产的元器件，进行,鉴定或考核,，,如果合格，列入,合格制造商目录,，,或,合格产品目录,我国军用电子元器件的质量认证：,2.1.4,元器件质量等级的选择,选择元器件的质量等级，考虑四个方面：,使用更高的质量等级,可靠性分配指标高的器件，使用更高的质量等级,使用时应依据,II III,顺序选用：,I,：建立了相应的军用规范，并列入军用电子元器件,合格制造商目录、合格产品目录,的产品，属于高可靠产品,II,：已通过军标要求的部分或全部试验和检验要求（包括,100%,筛选、质量一致性检验等）的产品，属于准高可靠产品,III,：由各个厂家自行认定、没有经过高可靠性试验的一般产品，属于非高可靠产品,2.2,元器件选择通则,2.2.1,综合考虑,1.,易产生可靠性问题的元器件,1,）对外界应力敏感的元器件,CMOS,电路,：,输入阻抗高，对静电、浪涌、电磁干扰敏感,小信号放大器,：,例如高精度运算放大器、无线接收电路的放大电路,对过电压、浪涌电流、噪声、电磁干扰敏感,塑料封装器件,：,构成塑料的树脂材料有,吸湿特性,，与硅芯片材料、金属管脚材料的,热性能相差较大,对,湿气、热冲击、温度循环,敏感,2,）工作应力接近电路最大应力的器件,有时，即使工作应力只是接近极限应力，也会给元器件带来,隐性损伤,。,功率器件,：功率接近极限值,高压器件,：电压接近极限值,电源电路,：电压和电流接近极限值,高频器件,：频率接近极限值,超大规模芯片,：功耗接近极限值,3,）频率与功率都大的器件,功率越大、频率,越高,，则元器件,温度越高,、,寿命越短,、越,容易失效,时钟输出电路,：在整个电路中频率最高，且要驱动几乎所有数字电路模块,总线控制与驱动电路,：驱动能力强，频率高,无线收发电路中的发射机,：功率和频率接近极限值,2.,选择高可靠性元器件的要素,1),极限电特性,元器件能经受最大施加的电应力,2),工作温度范围,元器件的额定工作温度范围应,等于或宽于,所要经受的工作温度范围,3),工艺质量与可制造性,元器件工艺成熟且稳定可控，成品率应高于规定值，封装应能与设备组装工艺条件相容,4),稳定性,在温度、湿度、频率、老化等变化的情况下，参数变化在,允许的范围内,5),寿命和失效率,工作寿命或贮存寿命应不短于使用它们的设备的预计寿命,6),环境适应性，,满足系统的工作环境,注意元器件工作环境的温度、湿度、振动、粉尘、电源波动、电磁干扰，包括特殊环境：潮热、盐雾、沙尘、酸雨、霉菌、辐射、高海拔等,7),失效模式,对元器件的典型失效模式和失效机理有充分了解,失效模式,：开路、短路、参数漂移等,失效机理,：元器件失效的物理原因,失效模式分布,：一种元器件，可能有多种失效模式，不同失效模式出现的概率不一样,元器件失效模式的分布,8),可维修性和可保障性,应考虑安装、拆卸、更换是否方便，所需的工具和熟练等级,9),可用性,供货商多于,1,个，长期、稳定、连续、批量供货，供货周期满足设备制造计划进度，能保证元器件失效时的及时更换要求等,10),成本，,元器件的价格,在满足所要求的性能、寿命和环境条件下，考虑采用,性价比高,的元器件,11),满足系统功能与性能的要求,电压、电流、频率、驱动能力、功耗、体积、重量、安装方式等,12),满足系统可靠性的要求,对系统的可靠性逐级分解并分配，,对每个器件的失效率提出具体要求,13),考虑元器件的标准化,选择,符合国家标准,的器件，方便更换和维修；,选择,经过实际应用,证明可靠的器件,14),抗静电能力,选择抗静电能力强的器件,3.,品种型号的选择,1,）高可靠性元器件的特征,制造商认证,：生产厂商通过了权威部门的合格认证,生产线认证,：产品只能在认证合格的专用生产线上生产,可靠性检验,：产品进行并通过了一系列的性能和可靠性试验，,100%,筛选和质量一致性检验,工艺控制水平,：产品的生产过程得到了严格的控制，成品率高,标准化程度,：产品的生产和检验符合国际、国家或行业通用规范及详细规范要求,2,）选择型号的优先选用规则,(1),优先选用,标准的、通用的、系列化,的元器件，,慎重选用新品种和非标准器件,，最大限度地压缩元器件的品种规格和承制单位的数量,(2),优先选用列入元器件,优选目录,的元器件,(3),优先选用,制造技术成熟,的元器件，选用能长期、连续、稳定、大批量供货，且成品率高的定点供货单位,(4),优先选用能提供,完善的工艺控制数据,、可靠性应用指南或使用规范的厂家产品,(5),在质量等级相当的前提下，优先选用,集成度高的器件,，少选用分立器件,元器件优选目录,:,元器件优选目录,：根据不同类型电子设备的可靠性指标要求和使用环境条件的要求，确定该设备所需的电子元器件的质量等级，拟制该设备的元器件优选清单。,在应用时，根据产品各研制阶段的实际需要，对元器件优选目录实施动态管理,合格产品目录（,QPL,）：,可由国家主管部门、行业主管部门或企业自行编制，高可靠设备必须采取,QPL,内的元器件,推荐产品目录（,PPL,）：,应是,QPL,的一个子集，高可靠设备应优先采用,PPL,内的元器件,合格制造商目录（,QML,）：,已通过相关认证的厂商或者生产线,3,）供货商应提供的可靠性信息,详细规范及符合的标准,：国军标、国标、行标、企标,认证情况,：,QPL,、,QML,、,PPL,、,IECQ,等,质量等级与可靠性水平,：失效率、寿命（,MTTF,）、抗静电强度、抗辐照水平等,可靠性试验数据,：加速与现场，环境与寿命，近期及以往，所采用的试验方法与数据处理方法,成品率数据,：中测（裸片）、总测（封装后）等,质量一致性数据,：批次间，晶圆间，芯片间，平均值、方差、分布工艺稳定性数据：统计工艺控制（,SPC,）数据，批量生产情况,采用的工艺和材料,：最好能提供关键工艺和材料的主要参数指标使用手册与操作规范：典型应用电路、可靠性防护方法等,2.2.2,工艺考虑,2.2.3,封装考虑,插孔安装（,TH,）和表面贴装,(SMT,）是目前元器件在,PCB,上的主要安装方式,针对表面安装的半导体分立器件与集成电路的封装,形式,针对表面安装的无源元件,的封装形式,管脚的寄生参数,寄生参数典型值,有引脚元件：寄生电感,1nH/mm/,引脚（越短越好），寄生电容,4pF/,引脚,无引脚元件：寄生电感,0.5nH/,端口，寄生电容,0.3pF/,端口,不同封装形式寄生效应的比较（寄生参数由小到大）,无引脚贴装,表面贴装,放射状引脚,BGAQFPSMDDIP,寄生参数与封装形式的关系,电容器的寄生电感还与电容器的封装形式有关。管脚宽长比越大，寄生电感越小,电容器的串联电感与封装形式的关系,有利于可靠性,引线极短：降低了分布电感和电容，提高了抗干扰能力和电路速度,机械强度高：提高了电路抗振动和冲击的能力,装配一致性好：成品率高，参数离散性小,不利于可靠性,材料不匹配性增加：某些陶瓷基材的,SMT,元件（如某些电阻器、电容器、无引线芯片载体,LCC,）与,PCB,基板环氧玻璃的热膨胀系数不匹配，引发热,应力失效,较易污染：,SMT,元件与,PCB,板之间不易清洁，易驻留焊剂的污染物，需采用特殊的处理方法,表面贴装对可靠性是利远大于弊，目前已占了,90,的比例,SMT,对可靠性的影响,封装材料的比较,塑料封装,优点：成本低（约为陶瓷封装的,55,），重量轻（约为陶瓷封装的,1/2,），管脚数多，高频寄生效应弱，便于自动化生产 缺点：气密性差，吸潮，不易散热，易老化，对静电敏感,适用性：大多数半导体分立器件与集成电路常规产品,陶瓷封装,优点：气密性好，散热能力强（热导率高），高频绝缘性能好，承受功率大，布线密度高,缺点：成本高,适用性：航空、航天、军事等高端市场,金属封装,优点：气密性好，散热能力强，具有电磁屏蔽能力，可靠性高,缺点：成本高，管脚数有限,适用性：小规模高可靠器件,通常称塑封为非气密封装，陶瓷和金属为气密封装,塑封的可靠性问题,吸潮性问题,塑料封装所采用环氧树脂材料本身具有吸潮性，湿气容易在其表面吸附,水汽会引起塑封材料自身的蠕变，如入侵到芯片内部，则会导致腐蚀以及表面沾污,气密性问题,塑料管壳与金属引线框架、半导体芯片,等材料的热膨胀系数的差异要大得多,(,与,陶瓷及金属管壳相比,),温度变化时会在,材料界面产生相当大的机械应力界面,处产生缝隙导致气密性劣化,水汽在缝隙处聚集温度上升时迅速汽,化而膨胀界面应力进一步加大有可,能使塑封体爆裂（“爆米花”效应）,PCB,再流焊时温度可在,5,40s,内上升到,205,250,，上升梯度达到,1,2,再流焊（亦称回流焊）是在,PCB,上安装表面贴装元件的主要方法。在再流焊过程中，元器件封装温度可能有,100,200,的变化,温度适应性问题,塑封材料的玻璃化转换温度为,130,160,，超过此温度后塑封材料会软化，对,气密性也有不利影响,商用塑封器件的温度范围一般为,0,70,、,-40+85,、,40,+125,，难以达,到军用温度范围,-55+125,引线及钝化材料的选择,引线涂覆形式的选择,镀金：环境适应性好，易焊性佳，成本高,镀锡：易焊性好，环境适应性一般，成本中等,热焊料浸渍涂覆：质量最差,内部钝化材料的选择,芯片表面涂覆有机涂层或有机薄膜：慎用,芯片表面淀积有无机材料薄膜：可用,内部气氛,真空封装：抗辐照，对管壳密封性要求高,惰性气体封装：易形成污染及电离气体，有利,于抵抗外界气氛侵入,实际电容器的简化电路模型：,由,等效电阻（,ESR,）,R,s,、,等效串联电感（,ESL,）,L,s,、,静电容,C,组成,电容的阻抗：,Z,c,=,R,s,+,j,（,2,f L,-1/(2,fC,),）,电容的自谐振频率：,理想电容的阻抗是随着频率的升高降低，而实际电容的阻抗分为,3,个区域,：,实际电容的阻抗图：,小于自谐振频率,：,电容保持电容的特性，其阻抗随频率的增加而降低，,等于自谐振频率,：电容的阻抗最小，等于,等效电阻（,ESR,）,R,s,大于自谐振频率,：由于,引线长度和导线电感,的影响，电容表现为电感的作用，因此对高频噪声的滤波作用减弱，甚至消失,大容量铝电解电容的自谐振频率,：,工艺特性原因，铝电解电容的,等效串联电阻,ESR,，,等效串联电感,ESL,比较难做小，因此铝电解电容的自谐振频率点通常都比较低，大致在,几十,KHz,到几,MHz,范围,在频率为,几百,MHz,时，铝电解电容呈现,感性,，损耗过大时，用在大功率场合，,会发热而烧坏,注意以下问题：,1,）,74,系列、,54,系列集成电路,：,最大工作电压,(5V),比较低,HTL,、,CMOS,集成电路,：最大工作电压达到,15V,或更高,不同的集成电路延时也不一样,2),与门、与非门不用的输入端：,通过,1,个几,K,欧姆电阻接,高电平,，或不用的输入端并联在有用的输入端,或门、或非门不用的输入端：,接到,地上,，或与其他有输入信号的输入端接到一起,其它芯片不用的输入端,：,接到保证器件正常工作的状态,3,）注意电路的驱动能力,不同的数字集成电路，其负载性能、驱动性能、工作速度、输出电平不一样,负载性能：,I,IL,（低电平输入电流）、,I,IH,（高电平输入电流）、,C,IN,（输入等效电容）,驱动性能参数：,I,OH,（高电平输出的电流）、,I,OL,（低电平输出电流）、,C,P,（输出等效电容）,4,）,MOS,、,CMOS,器件：,防止静电损坏器件。,人体静电,：,KV,、十几,KV,2.3,电阻器的选择和使用,1,、电阻的主要参数,（,1,）电阻值,厂家只生产,标准电阻值,的电阻,上表中的电阻可以乘以,10,的,n,次方,在设计时，必须选择标准电阻值的电阻,色环电阻：,电阻的色码表示方法,47,22,四色环电阻：,五色环电阻：,（,2,）额定功率,每种电阻都有额定功率,选择电阻时,：,电阻的额定功率必须大于电阻实际消耗的功率,在脉冲工作情况下,：,平均功率不能大于额定功率,常见功率,：,1/4,W,、,1/8,W,大功率电阻,：,1,W,、,2,W,等,（,3,）高频特性,每种电阻都存在,分布电容、引线电感,，等效电路为：,L,x,：引线电感,C,x,：分布电容,，由于电路的分布特点而具有的电容,其大小,：和电阻的种类和材料、频率有关,高频特性：,薄膜电阻,最好，合成电阻较好，线绕电阻最差,薄膜电阻,：频率大于,100,MHz,时，其阻值保持不变,（,4,）电阻噪声,电阻工作时，产生噪声,：在电阻两端产生无规律的,噪声电压,。,k,：玻尔兹曼常数，等于,1.3810,-23,J/K,T,：绝对温度,B,：电阻的工作带宽,R,：电阻值,例如,：,100,K,的电阻，工作带宽为,5,MHz,，环境温度为,300,K,（摄氏,27,）时，噪声电压为,100,V,，如果有效信号为几十,V,，则有用信号被噪声淹没,噪声电压,为：,（,5,）温度系数,每种电阻都有自己的温度系数，,温度系数,：指温度改变,1,时，电阻值的变化量,设计系统时,：要考虑,温度变化,对阻值的影响,（,6,）最高允许电压,指电阻两端的最高允许电压,实际使用时，不能超过,最高允许电压,2,、电阻的类型和特点,（,1,）合成电阻,由导电材料（例如：石墨）、填充料（例如：黏土）、黏合剂制成。,优点,：,体积小，价格低、抗过载能力强，失效率低,缺点,：,阻值稳定性差、噪声大、温度系数大、高频特性差,使用场合：,频率不高、稳定性要求不高的场合,（,2,）薄膜电阻,分为,碳膜电阻、金属薄膜电阻,碳膜电阻：,优点,：阻值广、价格低、频率特性好,缺点,：温度范围小，阻值稳定性差,金属薄膜电阻：,分为,金属膜电阻、金属氧化膜电阻,优点,：高频性能好、噪声小、温度系数小、阻值准确稳定、温度范围大,缺点,：功耗小,使用场合：,高稳定、高寿命、高精度的场合，适用在高频电路、高速数字电路中,（,3,）线绕电阻,使用,合金细丝,绕制绝缘体中制成,优点：,阻值准确、工作稳定、温度系数小、噪声电压低、功率大、温度性能好,缺点：,不能用于高频,(50,KHz,以上,),、体积大、价格高、阻值小,场合：,功率大、频率低、阻值要求精确,（,4,）合成电位器,稳定性不高、精度不高,（,5,）线绕电位器,有精密型、半精密型,3.,嵌入式系统中常用的特种电阻,（,1,）热敏电阻,1,）,PTC,热敏电阻,正温度系数，随温度的升高，电阻值增加,电阻在,R,min,R,max,之间对温度变化,2,）,NTC,功率热敏电阻,负温度系数,：温度增加时，电阻值减小,当有大电流（,110,A,）通过这种电阻时：,由于电阻消耗电能，而发热，电阻值减小,使用场合,：电源系统中使用，保护整流器,例如：,无电阻,R,t,时,：当开机加电时，,大的电解电容对电源呈现短路状态，,会产生很大的冲击电流，损耗整流器,有电阻,R,t,时,：当开机加电时，,当过了几十秒后，电流流过电阻,Rt,，电阻温度升高，电阻值下降，为,0.5,电阻,Rt,上刚刚开始时，电阻值很大，为,10,，会限制对电容的充电电流,如果不使用,NTC,功率热敏电阻，使用普通的电阻：,在 大电容充电完后，需要使用别的电路把此电阻短路，降低功耗,（,2,）压敏电阻,Varistor,用于,过压保护,的,半导体陶瓷,电阻,压敏电阻的符号：,电压很小时,：电流很小；,电压达到一定值时,：电流迅速增加,响应时间,：为,ns,级，比气体放电管快，比,TVS,管稍慢一些,功能,：实现电子电路的,过压保护、防雷击电路。,抑制浪涌电压的影响,特性曲线：,例子,：压敏电阻对直流电机的保护,（,3,）熔断电阻器,既有电阻的功能，也有熔断器的功能,电路正常：,此电阻的功率小于额定功率，,电路异常：,电流过大，此电阻的功率大于额定功率，就会熔断。,熔断时间：,秒级,，功率越大，熔断时间越短。,2.4,电容器的选用,1,、电容的等效电路,L,e,：等效的串联电感，与电容的引线长短、电容的材质、电容的体积有关,R,e,：串联电阻，由电容的介质决定，一般很小,R,i,：电容的绝缘电阻，一般很大。绝缘电阻越小，漏电流越大,C,：电容,例如,：铝电解电容，体积大，,L,e,较大；,陶瓷电容，体积小，,L,e,小,R,1,，,C,1,：电容的介质吸收因子,电容的介质吸收现象：,当把电容两端短路放电后，经过一定时间，在电容两端又会慢慢产生电压，这种现象称为电容的,介质吸收现象,。,2,、基本技术参数,（,1,）电容量,单位,：法拉,F,，,常用单位,：,F,，,nF,、,pF,表示方法：,1,）数字加字母,：,3,3=3.3,F,6,p,8=6.8,pF,2,）,3,位数字表示,：前,2,位是有效值，第,3,位是,10,的次方,例如,：,104=100000,pF=0.1 F,（,2,）额定直流工作电压,指电容两端的最大电压,保证,：电容两端电压的最大值不能超过此电压值,（,3,）绝缘电阻,铝电解电容,：绝缘电阻很小，几到几十千欧,薄膜电容,：绝缘电阻几十兆欧,（,4,）功率损耗,理想电容,：没有损耗,实际使用的电容,：都有损耗,铝、钽电解电容,：损耗很大,陶瓷电容,：损耗适中,薄膜电容、云母电容,：损耗很小,（,5,）工作频率（自谐振频率）,每种电容都有其频率工作范围,陶瓷电容的自谐振频率：,通孔安装,0.25,inch,引线类型、表面安装类型,结论：,表面安装类型比通孔安装类型的自谐振频率高很多,原因,：表面安装类型管脚短，有更小的引线电感,铝电解电容的自谐振频率：,工艺特性原因，铝电解电容的,ESR,，,ESL,比较难做小，因此铝电解电容的自谐振频率点通常都比较低，大致在,几十,KHz,到几,MHz,范围,（,6,）温度系数,：,电容值随温度而变化,正温度系数、负温度系数,3,、电容的基本类型、特点,（,1,）云母电容,：电容量在,0.510,5,pF,之间,优点,：电容量偏小，温度稳定性好、绝缘电阻大、损耗小、频率特性好,缺点,：价格高、容量不能做大,有三种：,I,型瓷介电容,：容量不能很大，在,0.510,4,pF,之间,优点,：容量稳定、频率稳定性好、绝缘电阻非常高、体积小,应用场合,：高频、积分、稳定补偿电路,II,、,III,型瓷介电容器,：容量大，几,pF,几,F,特点,：体积小，用于高频滤波,（,2,）瓷介（陶瓷）电容,容量范围大，,10,pF,几十,F,优点,：价格低,缺点,：可靠性差、寿命短、频率特性差,应用场合,：,500,KHz,滤波等,(3),纸介电容,优点,：容量稳定、绝缘电阻大、耐压高、损耗低,缺点,：耐高温差,（,4,）塑料薄膜电容,（,5,）电解电容,能做出大容量的电容，,容量范围,：,0.1 68000,F,分为铝电解电容、钽电解电容,1,）铝电解电容：,优点,：,容量大,缺点,：漏电流大、耐压不高、可靠性差、寿命短、频率特性差,应用场合,：电源滤波、低频,插针式电容,大电容值的电容,表贴式的电容,2,）钽电解电容,分为固体钽电解电容、非固体钽电解电容,优点,：频率特性、漏电特性、温度特性优于铝电解电容,应用场合,：电源滤波、能量储存等,固体钽电解电容,：耐压低，不超过,100,V,非固体钽电解电容,：耐压高达,500,V,，,常见电容的主要特性,2.5,二极管的选用,半导体分立器件的选择与使用,包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管,二极管的选择与使用,（,1,）二极管的分类,根据功能：,分为开关、整流、稳压、稳流、电压基准、变容、光电、瞬态电压抑制、微波等,根据额定正向电流大小：,分为小功率二极管（额定正向电流小于,1,A,）、,功率二极管（额定正向电流大于,1,）,根据工作频率：,低频、高频、微波二极管,瞬态抑制二极管：,简称,TVS,(Transient Voltage Suppressor),管,是高效能保护器件。,功能：,当,TVS,二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以,10,的负,12,次方秒量级的速度，使两极间的,电压箝位于一个预定值,，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏,特点：,响应速度特别快（为,ns,级）；,TVS,管有单向与双向之分，,单向,TVS,管的特性,：与稳压二极管相似，,双向,TVS,管的特性,：相当于两个稳压二极管反向串联,（,2,）二极管的主要技术参数,1,）最大整流电流,I,m,：,指二极管在额定环境下，长期工作能够通过的最大正向电流,2,）反向电流,I,co,：,在反向电压下，流过二极管的电流。通常很小,3,）最大反向工作电压,U,RM,指二极管能够承受的,最大反向电压,此参数是击穿电压的,/,/,4,）最高工作频率,f,max,指二极管保持其性能的,最高频率,稳压二极管,1N4727 3V0 1N4728 3V31N4729 3V61N4730 3V91N4731 4V31N4732 4V71N4733 5V11N4734 5V6,（,3,）二极管的型号,型号,用途,1N4148,普通开关二极管,1N4004,、,1N4001,、,1N4007,、,1N5404,、,1N5408,、,1N6A10,整流二极管,P6KE15A,、,P6KE200A,、,P6KE27A,、,P6KE91A,瞬态抑制,二极管,1N4148,插针式：,1N4148,表贴式：,1N4007,的插针式、表贴式,2.6,晶体管,(,三极管,),的选用,由硅、或锗材料制成,分为,NPN,、,PNP,两种类型,主要技术参数,：直流参数、交流参数、极限参数,直流参数：,共射电流放大倍数、集电结反向截止电流,交流参数：,共射交流电流放大倍数、共基交流电流放大倍数,极限参数：,集电极最大允许电流、集电极和发射极的击穿电压、集电极的最大允许功耗,三极管的常用型号：,BU(CEO),、,I,CM,、,P,CM,、最大频率,9011,NPN,高频放大,50,V,30,mA,0.4,W,150,MHz,9012,PNP,低频放大,50,V,0.5,A,0.625,W,9013,NPN,低频放大,50,V,0.5,A,0.625,W,9014,NPN,低噪放大,50,V,0.1,A,0.4,W,150,MHZ,9015,PNP,低噪放大,50,V,0.1,A,0.4,W,150,MHZ,9018,NPN,高频放大,30,V,50,mA,0.4W 1GHZ,8050,NPN,高频放大,40,V,1.5A 1W 100MHZ8550,PNP,高频放大,40V 1.5A 1W 100MHZ,TIP41C,：,NPN,，,IcM,：,6,A,，,放大倍数,30-75,集电极发射极最大击穿电压：,40,V,、,最大功率：,2,W,；,频率：,3,MHz,三极管的插针式、表贴式类型,3,、场效应管,分为,结型场效应晶体管,、,MOS,场效应晶体管（金属氧化物半导体）,三极管,：,利用电流控制,场效应管,：,利用电压控制工作,技术参数：,夹断电压,：使场效应管的电流,I,D,降为,0,的栅源间电压,U,GS,栅源之间的电阻,：很大,栅源之间的电容,：寄生电容,最大漏源电压,：漏极和源极的最大允许电压,最大漏源电流,：漏极和源极之间的最大允许电流,最大耗散功耗,：场效应管的最大功率损耗,场效应管的图片：,国际整流器公司,IR,：,小电流控制大电流的功率开关器件，,又称为,可控硅,在高压、强电设备上经常使用,4,、晶闸管,2.7,集成电路的选用,数字集成电路的选择和使用,1,、,TTL,数字集成电路,这两种系列的功能完全相同,区别是：,74,系列,：民用级,电源电压范围,4.75 5.25,V,，工作温度,0 70,54,系列,：军事级或工业级,电源电压范围,4.5 5.5,V,，工作温度,-55 +125,74,系列的分类：,2,、,CMOS,数字集成电路,系列包括：,4000,系列：,标准系列,74,C,系列：,普通系列,74,HC,/,HCT,：高速系列,74,HCS,/,HCTS,：蓝宝石衬底高速系列,74,AC,/,ACT,：超高速系列,3,、数字集成电路的应用和注意的问题,数字集成电路的分类：,各种门电路、驱动器、总线收发器、触发器、寄存器、移位寄存器、编码器、数据选择器、译码器、比较器、,CPU,（单片机、,DSP,、,ARM,）、,FPGA,、,CPLD,等,电源问题,：,TTL,：,5,V,0.25,V,或,5,V,0.5,V,CMOS,器件,：电源电压范围广,模拟集成电路的选择和使用,分类：,按照功能分为：,线性集成电路、非线性集成电路、功率集成电路,线性集成电路：,运算放大器、稳压电路,非线性集成电路：,电压比较器、,AD,、,DA,、调制解调器、函数发生器,功率集成电路：,低频功率器件、射频功率器件、功率开关,1,、运算放大器,基本特征：,差分输入、高电压增益、高输入阻抗、低输出阻抗,运算放大器的种类：,通用运放、精密运放、高速运放、高输入阻抗运放、功率运放,（,1,）集成运放的技术指标,输入失调电压：,使集成运放输出为,0,时，输入端需要加的电压,差模电压增益：,集成运放开环时，输出电压增量和输入电压增量的比值,静态功耗,：集成运放在额定电源电压下，输入信号为,0,时，不接负载的功耗,共模抑制比：,差模电压增益和共模电压增益的比值,单位增益带宽：,开环增益为,1,时，集成运放的频带宽度,转换速率：,集成运放输出电压的最大变化率,（,2,）集成运放使用需要注意的问题,1,）精密集成运放：,在应用中要求精度很高的场合,2,）单位增益带宽：,对高频信号放大时，需要单位增益带宽大的集成运放,3,）防止自激,4,）防止瞬时过载,常见的集成运放型号：,LM,358,：可以,单电源、双电源供电,，,单位增益带宽：,0.7,M,；,最大输出电压为电源电压减去,1.5V,LMV,358,：轨到轨输出,NE5532,：双电源供电，单位增益带宽：,10,M,OP07,：精密运放,OPA680,：宽带运放，可以单电源、双电源供电，单位增益带宽：,500,MHz,AD603,：可变增益运放,2,、电源集成电路,分为固定电压集成电路、可调电压集成电路,DC/DC,变换电路：,赛思德电子科技有限公司,AC/DC,变换电路：,很多,，,例如,：,手机充电器、笔记本电源等,三端固定电压输出稳压集成电路：,7800,系列,：输出正电压,7805,、,7806,、,7808,、,7812,、,7815,多种规格：,7805,，输出,1.5A,；,78M05,：输出,0.5A,；,78L05,：输出,0.1A,三端固定输出稳压集成电路的典型电路：,7900,系列,：输出负电压,7905,、,7906,、,7908,、,7912,、,7915,多种规格,：,7905,，输出,1.5A,；,79,M,05,：输出,0.5A,；,79,L,05,：输出,0.1A,飞思卡尔 智能车全国竞赛,：使用的电源电路图,AMS,1117,系列的芯片：,三端,可调正电压,输出的稳压集成电路：,LM,117,、,LM,227,等,三端,可调负电压,输出的稳压集成电路：,LM,137,、,LM,237,等,基准电压：,高精度电压基准芯片，用于,AD,、,DA,芯片。,例如：,MC,1403,，输出,2.5V,，高精度,AD,公司的,REF,系列芯片,：,2.9,元器件降额使用,指元器件在,低于额定工作条件,下,工作,实践证明：,对提高元器件的可靠性非常有效,额定工作条件,：很多,电气,：,电压、电流、功耗、频率,机械,：,压力、振动、冲击,环境,：温度、湿度、腐蚀,电子元器件的降额使用：,（,1,）电阻的降额使用,降低电阻的功率,：,工作在额定功率的,50%60%,，工作温度在,45,以下。,降低工作电压,：为额定工作电压的,75%,电位器,：工作在额定功率的,20%50%,，电压在额定电压的,75%,（,2,）电容降额,降低电容的工作电压,：小于在额定电压的,60%,环境温度小于,45,微调电容器,：工作在额定电压的,30%50%,（,3,）电感降额,降低工作电流,：为额定电流的,60%,（,4,）二极管降额,降低反向电压,：为最大反向电压的,60%,降低工作电流,：为最大电流的,50%,降低功耗,：为最大功耗的,50%,必要时加散热器,，环境温度小于,45,（,5,）晶闸管降额,反向电压：,为额定反向电压的,60%,工作电流,：为额定电流的,50%,必要时加散热器，环境温度为,45,以下,（,6,）三极管和场效应晶体管降额,降低集电极和发射极之间（或漏极到源级）的电压,：,为最大击穿电压的,50%,工作电流,：为最大允许电流的,60%,功耗,：为最大允许功耗的,50%,必要时加散热器，环境温度为,45,以下,（,7,）数字集成电路降额,工作频率,：为额定频率的,80%,输出电流,：为最大输出电流的,80%,环境温度,：为,45,以下,必要时加散热器,：降低温度,降低,CPU,的工作频率,加散热风扇、加大散热面积等,（,8,）模拟集成电路降额,电源电压,：最高允许电压的,70%,输出电流,：最大输出电流的,70%,功耗,：最大允许功耗的,70%,环境温度,：为,45,以下,湿度、振动、干扰保持在较好的水平上,（,3,）利用辅助软件进行仿真,例如,：,MultiSim,，进行电路仿真,Quartus,：,FPGA,、,CPLD,仿真,第,2,章 电子元器件的可靠性选用,内容总结,2.1,元器件可靠性等级,2.2,元器件选择通则,2.3,电阻器的选用,2.4,电容器的选用,2.5,二极管的选用,2.6,晶体管的选用,2.7,集成电路的选用,2.8,元器件降额使用,作业：,第,2,章 结束,