1、PCB设计规范 1概述本文档目标在于说明使用PADS印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计步骤和部分注意事项,为一个工作组设计人员提供设计规范,方便设计人员之间进行交流和相互检验。2设计步骤FPGA DSP EDA RTOS PCB设计步骤分为网表输入。规则设置。元器件布局。布线。检验。复查。输出六个步骤。2.1网表输入网表输入有两种方法,一个是使用PowerLogicOLE PowerPCB Connection功效,选择Send Netlist,应用OLE功效,能够随时保持原理图和PCB图一致,尽可能降低犯错可能。另一个方法是直接在PowerPCB中装载网表,选择File-Impor
2、t,将原理图生成网表输入进来。2.2规则设置假如在原理图设计阶段就已经把PCB设计规则设置好话,就不用再进行设置这些规则了,因为输入网表时,设计规则已随网表输入进PowerPCB了。假如修改了设计规则,必需同时原理图,确保原理图和PCB一致。除了设计规则和层定义外,还有部分规则需要设置,比如Pad Stacks,需要修改标准过孔大校假如设计者新建了一个焊盘或过孔,一定要加上Layer 25。注意:PCB设计规则。层定义。过孔设置。CAM输出设置已经作成缺省开启文件,名称为Default.stp,网表输入进来以后,根据设计实际情况,把电源网络和地分配给电源层和地层,并设置其它高级规则。在全部规则
3、全部设置好以后,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB ConnectionRules from PCB功效,更新原理图中规则设置,确保原理图和PCB图规则一致。2.3元器件布局网表输入以后,全部元器件全部会放在工作区零点,重合在一起,下一步工作就是把这些元器件分开,根据部分规则摆放整齐,即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法,手工布局和自动布局。2.3.1手工布局1.工具印制板结构尺寸画出板边(Board Outline)。2.将元器件分散(Disperse Components),元器件会排列在板边周围。3.把元器件一个一个地移动。旋转,放到板边以内,根据一定规则摆放
4、整齐。2.3.2自动布局PowerPCB提供了自动布局和自动局部簇布局,但对大多数设计来说,效果并不理想,不推荐使用。2.3.3注意事项a.布局首要标准是确保布线布通率,移动器件时注意飞线连接,把有连线关系器件放在一起b.数字器件和模拟器件要分开,尽可能远离c.去耦电容尽可能靠近器件VCCd.放置器件时要考虑以后焊接,不要太密集e.多使用软件提供Array和Union功效,提升布局效率2.4布线布线方法也有两种,手工布线和自动布线。PowerPCB提供手工布线功效十分强大,包含自动推挤。在线设计规则检验(DRC),自动布线由Specctra布线引擎进行,通常这两种方法配合使用,常见步骤是手工自
5、动手工。2.4.1手工布线1.自动布线前,先用手工布部分关键网络,比如高频时钟。主电源等,这些网络往往对走线距离。线宽。线间距。屏蔽等有特殊要求;另外部分特殊封装,如BGA,自动布线极难布得有规则,也要用手工布线。2.自动布线以后,还要用手工布线对PCB走线进行调整。2.4.2自动布线手工布线结束以后,剩下网络就交给自动布线器来自布。选择Tools-SPECCTRA,开启Specctra布线器接口,设置好DO文件,按Continue就开启了Specctra布线器自动布线,结束后假如布通率为100%,那么就能够进行手工调整布线了;假如不到100%,说明布局或手工布线有问题,需要调整布局或手工布线
6、,直至全部布通为止。2.4.3注意事项a.电源线和地线尽可能加粗b.去耦电容尽可能和VCC直接连接c.设置SpecctraDO文件时,首先添加Protect all wires命令,保护手工布线不被自动布线器重布d.假如有混合电源层,应该将该层定义为Split/mixed Plane,在布线之前将其分割,布完线以后,使用Pour ManagerPlane Connect进行覆铜e.将全部器件管脚设置为热焊盘方法,做法是将Filter设为Pins,选中全部管脚,修改属性,在Thermal选项前打勾f.手动布线时把DRC选项打开,使用动态布线(Dynamic Route)2.5检验检验项目有间距(
7、Clearance).连接性(Connectivity).高速规则(High Speed)和电源层(Plane),这些项目能够选择Tools-Verify Design进行。假如设置了高速规则,必需检验,不然能够跳过这一项。检验犯错误,必需修改布局和布线。注意:有些错误能够忽略,比如有些接插件Outline一部分放在了板框外,检验间距时会犯错;另外每次修改过走线和过孔以后,全部要重新覆铜一次。2.6复查复查依据“PCB检验表”,内容包含设计规则,层定义。线宽。间距。焊盘。过孔设置;还要关键复查器件布局合理性,电源。地线网络走线,高速时钟网络走线和屏蔽,去耦电容摆放和连接等。复查不合格,设计者要
8、修改布局和布线,合格以后,复查者和设计者分别签字。2.7设计输出PCB设计能够输出到打印机或输出光绘文件。打印机能够把PCB分层打印,便于设计者和复查者检验;光绘文件交给制板厂家,生产印制板。光绘文件输出十分关键,关系到这次设计成败,下面将着重说明输出光绘文件注意事项。a.需要输出层有布线层(包含顶层。底层。中间布线层).电源层(包含VCC层和GND层).丝印层(包含顶层丝英底层丝印).阻焊层(包含顶层阻焊和底层阻焊),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)b.假如电源层设置为Split/Mixed,那么在Add Document窗口Document项选择Routing,而且每次输出光绘文件
9、之前,全部要对PCB图使用Pour ManagerPlane Connect进行覆铜;假如设置为CAM Plane,则选择Plane,在设置Layer项时候,要把Layer25加上,在Layer25层中选择Pads和Viasc.在设备设置窗口(按Device Setup),将Aperture值改为199d.在设置每层Layer时,将Board Outline选上e.设置丝印层Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层Outline.Text.Linef.设置阻焊层Layer时,选择过孔表示过孔上不加阻焊,不选过孔表示家阻焊,视具体情况确定g.生成钻孔文件时,使用Powe
10、rPCB缺省设置,不要作任何改动h.全部光绘文件输出以后,用CAM350打开并打印,由设计者和复查者依据“PCB检验表”检验PCB布线 线宽和承载电流在PCB布线时候,一个很关键问题是需要确保布线线宽取值合适,以使能够满足电流需求。摘录(国防工业出版社,毛楠孙瑛96.1第一版):“因为敷铜板铜箔厚度有限,在需要流过较大电流条状铜箔中,应考虑铜箔载流量问题.仍以经典0.03mm厚度为例,假如将铜箔作为宽为W(mm),长度为L(mm)条状导线,其电阻为0.0005*L/W欧姆.另外,铜箔载流量还和印刷电路板上安装元件种类,数量和散热条件相关.在考虑到安全情况下,通常可按经验公式0.15*W(A)来
11、计算铜箔载流量”计算方法以下:先计算Track截面积,大部分PCB铜箔厚度为35um(不确定话能够问PCB厂家)它乘上线宽就是截面积,注意换算成平方毫米.有一个电流密度经验值,为1525安培/平方毫米.把它乘上截面积就得到通流容量。I=KT0.44A0.75(K为修正系数,通常覆铜线在内层时取0.024,在外层时取0.048。T为最大温升,单位为摄氏度(铜熔点是1060),A为覆铜截面积,单位为平方MIL(不是毫米mm,注意是squaremil.),I为许可最大电流,单位为安培(amp)。通常10mil=0.010inch=0.254可为1A,250MIL=6.35mm,为8.3A 。PCB载
12、流能力计算一直缺乏权威技术方法,公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较正确判定.不过对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。PCB载流能力取决和以下原因:线宽,线厚(铜箔厚度),许可温升.大家全部知道,PCB走线越宽,载流能力越大。假设在相同条件下,10MIL走线能承受1A,那么50MIL走线能承受多大电流?是5A吗? 答案自然是否定。请看以下来自国际权威机构提供数据:线宽单位是: Inch(inch英寸=25.4millimetres毫米);1oz.铜=35微米厚,2oz.=70微米厚。1OZ=0.035mm 1mil.=10-3inch。首先介绍电容作用作为无源元件之一电容,其作用不外
13、乎以下多个: 1、应用于电源电路,实现旁路、去藕、滤波和储能方面电容作用,下面分类详述之:1)滤波滤波是电容作用中很关键一部分。几乎全部电源电路中全部会用到。从理论上(即假设电容为纯电容)说,电容越大,阻抗越小,经过频率也越高。但实际上超出1uF电容大多为电解电容,有很大电感成份,所以频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,这时大电容通低频,小电容通高频。电容作用就是通高阻低,通高频阻低频。电容越大低频越轻易经过,电容越大高频越轻易经过。具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频,小电容(20pF)滤高频。曾有网友将滤波电容 比作“水塘”。因为电容两端电压
14、不会突变,由此可知,信号频率越高则衰减越大,可很形象说电容像个水塘,不会因几滴水加入或蒸发而引发水量改变。 它把电压变动转化为电流改变,频率越高,峰值电流就越大,从而缓冲了电压。滤波就是充电,放电过程。2)旁路旁路电容是为当地器件提供能量储能器件,它能使稳压器输出均匀化,降低负载需求。就像小型可充电电池一样,旁路电容能够被充电,并向器件进行放 电。为尽可能降低阻抗,旁路电容要尽可能靠近负载器件供电电源管脚和地管脚。这能够很好地预防输入值过大而造成地电位抬高和噪声。地弹是地连接处于经过大 电流毛刺时电压降。3)去藕去藕,又称解藕。从电路来说,总是能够区分为驱动源和被驱动负载。假如负载电容比较大,
15、驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号跳变,在上 升沿比较陡峭时候,电流比较大,这么驱动电流就会吸收很大电源电流,因为电路中电感,电阻(尤其是芯片管脚上电感,会产生反弹),这种电流相对 于正常情况来说实际上就是一个噪声,会影响前级正常工作。这就是耦合。去藕电容就是起到一个电池作用,满足驱动电路电流改变,避免相互间耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更轻易了解。旁路电容实际也是去藕合,只是旁路电容通常是指高频旁路,也就是给高频开关噪声提升一条低阻抗泄防 路径。高频旁路电容通常比较小,依据谐振频率通常是0.1u,0.01u等,而去耦合电容通常比较大,是10uF或更大,依据电路中分布参数,和驱
16、动 电流改变大小来确定。旁路是把输入信号中干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号干扰作为滤除对象,预防干扰信号返回电源。这应该是她们本质区分。4)储能储能型电容器经过整流器搜集电荷,并将存放能量经过变换器引线传送至电源输出端。电压额定值为40450VDC、电容值在220150 000uF之间铝电解电容器(如EPCOS企业 B43504或B43505)是较为常见。依据不一样电源要求,器件有时会采取串联、并联或其组合形式, 对于功率级超出10KW电源,通常采取体积较大罐形螺旋端子电容器。2、应用于信号电路,关键完成耦合、振荡/同时立即间常数作用:1)耦合举个例子来讲,晶体管放大器发射极有一个自给偏压
17、电阻,它同时又使信号产生压降反馈到输入端形成了输入输出信号耦合,这个电阻就是产生了耦合元件,假如在这个电阻两端并联一个电容,因为合适容量电容器对交流信号较小阻抗,这么就减小了电阻产生耦合效应,故称此电容为去耦电容。2)振荡/同时包含RC、LC振荡器及晶体负载电容全部属于这一范围。3)时间常数这就是常见 R、C 串联组成积分电路。当输入信号电压加在输入端时,电容(C)上电压逐步上升。而其充电电流则伴随电压上升而减小。电流经过电阻(R)、电容(C)特征经过下面公式描述: i = (V/R)e-(t/CR)我们知道了电容作用以后下面来谈谈电容在使用中注意事项A. 什么是好电容。1.电容容量越大越好。
18、大家在电容替换中往往爱用大容量电容。我们知道即使电容越大,为IC提供电流赔偿能力越强。且不说电容容量增大带来体积变大,增加成本同时还影响空气流动和散热。关键在于电容上存在寄生电感,电容放电回路会在某个频点上发生谐振。在谐振点,电容阻抗小。所以放电回路阻抗最小,补充能量效果也最好。但当频率超出谐振点时,放电回路阻抗开始增加,电容提供电流能力便开始下降。电容容值越大,谐振频率越低,电容能有效赔偿电流频率范围也越小。从确保电容提供高频电流能力角度来说,电容越大越好见解是错误,通常电路设计中全部有一个参考值。2.一样容量电容,并联越多小电容越好耐压值、耐温值、容值、ESR(等效电阻)等是电容多个关键参
19、数,对于ESR自然是越低越好。ESR和电容容量、频率、电压、温度等全部相关系。当电压固定时候,容量越大,ESR越低。在板卡设计中采取多个小电容并连多是出和PCB空间限制,这么有人就认为,越多并联小电阻,ESR越低,效果越好。理论上是如此,不过要考虑到电容接脚焊点阻抗,采取多个小电容并联,效果并不一定突出。3.ESR越低,效果越好。结合我们上面提升供电电路来说,对于输入电容来说,输入电容容量要大一点。相对容量要求,对ESR要求能够合适降低。因为输入电容关键是耐压,其次是吸收MOSFET开关脉冲。对于输出电容来说,耐压要求和容量能够合适降低一点。ESR要求则高一点,因为这里要确保是足够电流经过量。
20、但这里要注意是ESR并不是越低越好,低ESR电容会引发开关电路振荡。而消振电路复杂同时会造成成本增加。板卡设计中,这里通常有一个参考值,此作为元件选择参数,避免消振电路而造成成本增加。4.好电容代表着高品质。“唯电容论”曾经盛极一时,部分厂商和媒体也刻意把这个事情做成一个卖点。在板卡设计中,电路设计水平是关键。和有厂商能够用两相供电做出比部分厂商采取四相供电更稳定产品一样,一味采取高价电容,不一定能做出好产品。衡量一个产品,一定要全方位多角度去考虑,切不可把电容作用有意无意夸大。B. 电容爆浆之面面谈爆浆种类:分两类,输入电容爆浆和输出电容爆浆。对于输入电容来说,就是我是说C1,C1对由电源接
21、收到电流进行过滤。输入电容爆浆和电源输入电流品质相关。过多毛刺电压,峰值电压过高,电流不稳定等全部使电容过于充放电过于频繁,长时间处于这类工作环境下电容,内部温度升高很快。超出泄爆口承受极限就会发生爆浆。对于输出电容来说,就我说C2,对经电源模块调整后电流进行滤波。此处电流经过一次过滤,比较平稳,发生爆浆可能性相对来说小了不少。但假如环境温度过高,电容一样轻易发生爆浆。爆,报也。采取垃圾东西自然要爆,报应啊。欲知过去因者,见其现在果;欲知未来果者,见其现在因。电解电容爆浆原因:电容爆浆原因有很多,比如电流大于许可稳波电流、使用电压超出工作电压、逆向电压、频繁充放电等。不过最直接原因就是高温。我
22、们知道电容有一个关键参数就是耐温值,指就是电容内部电解液沸点。当电容内部温度达成电解液沸点时,电解液开始沸腾,电容内部压力升高,当压力超出泄爆口承受极限就发生了爆浆。所以说温度是造成电容爆浆直接原因。电容设计使用寿命大约为2万小时,受环境温度影响也很大。电容使用寿命随温度增加而减小,试验证实环境温度每升高10,电容寿命就会减半。关键原因就是温度加速化学反应而使介质随时间退化失效,这么电容寿命终止。为了确保电容稳定性,电容在插板前要经过长时间高温环境测试。即使是在100,高品质电容也能够工作几千个小时。同时,我们提到电容寿命是指电容在使用过程中,电容容量不会超出标准范围改变10%。电容寿命指是电
23、容容量问题,而不是设计寿命抵达以后就发生爆浆。只是无法确保电容设计容量标准。所以,短时期内,正常使用板卡电容就发生爆浆情况,这就是电容品责问题。另外,不正常使用情况也有可能发生电容爆浆情况。比如热插拔电脑配件也会造成板卡局部电路电流、电压猛烈改变,从而引发电容使用故障。半导体二极管关键是依靠PN结而工作。和PN结不可分割点接触型和肖特基型,也被列入通常二极管范围内。包含这两种型号在内,依据PN结结构面特点,把晶体二极管分以下种类: 1、点接触型二极管 点接触型二极管是在锗或硅材料单晶片上压触一根金属针后,再经过电流法而形成。所以,其PN结静电容量小,适适用于高频电路。不过,和面结型相比较,点接
24、触型二极管正向特征和反向特征全部差,所以,不能使用于大电流和整流。因为结构简单,所以价格廉价。对于小信号检波、整流、调制、混频和限幅等通常见途而言,它是应用范围较广类型。 2、键型二极管 键型二极管是在锗或硅单晶片上熔接或银细丝而形成。其特征介于点接触型二极管和合金型二极管之间。和点接触型相比较,即使键型二极管PN结电容量稍有增加,但正向特征尤其优良。多作开关用,有时也被应用于检波和电源整流(小于50mA)。在键型二极管中,熔接金丝二极管有时被称金键型,熔接银丝二极管有时被称为银键型。 3、合金型二极管 在N型锗或硅单晶片上,经过合金铟、铝等金属方法制作PN结而形成。正向电压降小,适于大电流整
25、流。因其PN结反向时静电容量大,所以不适于高频检波和高频整流。 4、扩散型二极管 在高温P型杂质气体中,加热N型锗或硅单晶片,使单晶片表面一部变成P型,以此法PN结。因PN结正向电压降小,适适用于大电流整流。最近,使用大电流整流器主流已由硅合金型转移到硅扩散型。 5、台面型二极管 PN结制作方法即使和扩散型相同,不过,只保留PN结及其必需部分,把无须要部分用药品腐蚀掉。其剩下部分便展现出台面形,所以得名。早期生产台面型,是对半导体材料使用扩散法而制成。所以,又把这种台面型称为扩散台面型。对于这一类型来说,似乎大电流整流用产品型号极少,而小电流开关用产品型号却很多。 6、平面型二极管 在半导体单
26、晶片(关键地是N型硅单晶片)上,扩散P型杂质,利用硅片表面氧化膜屏蔽作用,在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成PN结。所以,不需要为调整PN结面积药品腐蚀作用。因为半导体表面被制作得平整,故而得名。而且,PN结合表面,因被氧化膜覆盖,所以公认为是稳定性好和寿命长类型。最初,对于被使用半导体材料是采取外延法形成,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,似乎使用于大电流整流用型号极少,而作小电流开关用型号则很多。 7、合金扩散型二极管 它是合金型一个。合金材料是轻易被扩散材料。把难以制作材料经过巧妙地掺配杂质,就能和合金一起过扩散,方便在已经形成PN结中取得杂质合适浓度分布。此法适适
27、用于制造高灵敏度变容二极管。 8、外延型二极管 用外延面长过程制造PN结而形成二极管。制造时需要很高超技术。因能随意地控制杂质不一样浓度分布,故适宜于制造高灵敏度变容二极管。 9、肖特基二极管 基础原理是:在金属(比如铅)和半导体(N型硅片)接触面上,用已形成肖特基来阻挡反向电压。肖特基和PN结整流作用原理有根本性差异。其耐压程度只有40V左右。其专长是:开关速度很快:反向恢复时间trr尤其地短。所以,能制作开关二极和低压大电流整流二极管。 二、依据用途分类 1、检波用二极管 就原理而言,从输入信号中取出调制信号是检波,以整流电流大小(100mA)作为界线通常把输出电流小于100mA叫检波。锗
28、材料点接触型、工作频率可达400MHz,正向压降小,结电容小,检波效率高,频率特征好,为2AP型。类似点触型那样检波用二极管,除用于检波外,还能够用于限幅、削波、调制、混频、开关等电路。也有为调频检波专用特征一致性好两只二极管组合件。 2、整流用二极管 就原理而言,从输入交流中得到输出直流是整流。以整流电流大小(100mA)作为界线通常把输出电流大于100mA叫整流。面结型,工作频率小于KHz,最高反向电压从25伏至3000伏分AX共22档。分类以下: 硅半导体整流二极管2CZ型 硅桥式整流器QL型、 用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz2CLG型。 3、限幅用二极管 大多数二极管能作为限
29、幅使用。也有象保护仪表用和高频齐纳管那样专用限幅二极管。为了使这些二极管含有尤其强限制尖锐振幅作用,通常使用硅材料制造二极管。也有这么组件出售:依据限制电压需要,把若干个必需整流二极管串联起来形成一个整体。 4、调制用二极管 通常指是环形调制专用二极管。就是正向特征一致性好四个二极管组合件。即使其它变容二极管也有调制用途,但它们通常是直接作为调频用。 5、混频用二极管 使用二极管混频方法时,在50010,000Hz频率范围内,多采取肖特基型和点接触型二极管。 6、放大用二极管 用二极管放大,大致有依靠隧道二极管和体效应二极管那样负阻性器件放大,和用变容二极管参量放大。所以,放大用二极管通常是指
30、隧道二极管、体效应二极管和变容二极管。 7、开关用二极管 有在小电流下(10mA程度)使用逻辑运算和在数百毫安下使用磁芯激励用开关二极管。小电流开关二极管通常有点接触型和键型等二极管,也有在高温下还可能工作硅扩散型、台面型和平面型二极管。开关二极管专长是开关速度快。而肖特基型二极管开关时间特短,所以是理想开关二极管。2AK型点接触为中速开关电路用;2CK型平面接触为高速开关电路用;用于开关、限幅、钳位或检波等电路;肖特基(SBD)硅大电流开关,正向压降小,速度快、效率高。 8、变容二极管 用于自动频率控制(AFC)和调谐用小功率二极管称变容二极管。日本厂商方面也有其它很多叫法。经过施加反向电压
31、, 使其PN结静电容量发生改变。所以,被使用于自动频率控制、扫描振荡、调频和调谐等用途。通常,即使是采取硅扩散型二极管,不过也可采取合金扩散型、外延结合型、双重扩散型等特殊制作二极管,因为这些二极管对于电压而言,其静电容量改变率尤其大。结电容随反向电压VR改变,替换可变电容,用作调谐回路、振荡电路、锁相环路,常见于电视机高频头频道转换和调谐电路,多以硅材料制作。 9、频率倍增用二极管 对二极管频率倍增作用而言,有依靠变容二极管频率倍增和依靠阶跃(即急变)二极管频率倍增。频率倍增用变容二极管称为可变电抗器,可变电抗器即使和自动频率控制用变容二极管工作原理相同,但电抗器结构却能承受大功率。阶跃二极
32、管又被称为阶跃恢复二极管,从导通切换到关闭时反向恢复时间trr短,所以,其专长是急速地变成关闭转移时间显著地短。假如对阶跃二极管施加正弦波,那么,因tt(转移时间)短,所以输出波形急骤地被夹断,故能产生很多高频谐波。 10、稳压二极管 是替换稳压电子二极管产品。被制作成为硅扩散型或合金型。是反向击穿特征曲线急骤改变二极管。作为控制电压和标准电压使用而制作。二极管工作时端电压(又称齐纳电压)从3V左右到150V,按每隔10%,能划分成很多等级。在功率方面,也有从200mW至100W以上产品。工作在反向击穿状态,硅材料制作,动态电阻RZ很小,通常为2CW型;将两个互补二极管反向串接以降低温度系数则
33、为2DW型。11、PIN型二极管(PIN Diode) 这是在P区和N区之间夹一层本征半导体(或低浓度杂质半导体)结构晶体二极管。PIN中I是“本征”意义英文略语。当其工作频率超出100MHz时,因为少数载流子存贮效应和“本征”层中渡越时间效应,其二极管失去整流作用而变成阻抗元件,而且,其阻抗值随偏置电压而改变。在零偏置或直流反向偏置时,“本征”区阻抗很高;在直流正向偏置时,因为载流子注入“本征”区,而使“本征”区展现出低阻抗状态。所以,能够把PIN二极管作为可变阻抗元件使用。它常被应用于高频开关(即微波开关)、移相、调制、限幅等电路中。 12、 雪崩二极管 (Avalanche Diode)
34、 它是在外加电压作用下能够产生高频振荡晶体管。产生高频振荡工作原理是栾:利用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定时间,所以其电流滞后于电压,出现延迟时间,若合适地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会出现负阻效应,从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域振荡电路中。 13、江崎二极管 (Tunnel Diode) 它是以隧道效应电流为关键电流分量晶体二极管。其基底材料是砷化镓和锗。其P型区N型区是高掺杂(即高浓度杂质)。隧道电流由这些简并态半导体量子力学效应所产生。发生隧道效应含有以下三个条件:费米能级在导带和满带内;空间电荷层宽度必需很窄(0.01微米以下);简并半导体P型区
35、和N型区中空穴和电子在同一能级上有交叠可能性。江崎二极管为双端子有源器件。其关键参数有峰谷电流比(IPPV),其中,下标“P”代表“峰”;而下标“V”代表“谷”。江崎二极管能够被应用于低噪声高频放大器及高频振荡器中(其工作频率可达毫米波段),也能够被应用于高速开关电路中。 14、快速关断(阶跃恢复)二极管 (Step Recovary Diode) 它也是一个含有PN结二极管。其结构上特点是:在PN结边界处含有陡峭杂质分布区,从而形成“自助电场”。因为PN结在正向偏压下,以少数载流子导电,并在PN结周围含有电荷存贮效应,使其反向电流需要经历一个“存贮时间”后才能降至最小值(反向饱和电流值)。阶
36、跃恢复二极管“自助电场”缩短了存贮时间,使反向电流快速截止,并产生丰富谐波分量。利用这些谐波分量可设计出梳状频谱发生电路。快速关断(阶跃恢复)二极管用于脉冲和高次谐波电路中。 15、肖特基二极管 (Schottky Barrier Diode) 它是含有肖特基特征“金属半导体结”二极管。其正向起始电压较低。其金属层除材料外,还能够采取金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采取硅或砷化镓,多为N型半导体。这种器件是由多数载流子导电,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电PN结大得多。因为肖特基二极管中少数载流子存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,所以,它是高频和快速开关理想器件。其工作频
37、率可达100GHz。而且,MIS(金属绝缘体半导体)肖特基二极管能够用来制作太阳能电池或发光二极管。 16、阻尼二极管 含有较高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,用在电视机行扫描电路作阻尼和升压整流用。 17、瞬变电压抑制二极管 TVP管,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(500W5000W)和电压(8.2V200V)分类。 18、双基极二极管(单结晶体管) 两个基极,一个发射极三端负阻器件,用于张驰振荡电路,定时电压读出电路中,它含有频率易调、温度稳定性好等优点。 19、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。工作电压低,工
38、作电流小,发光均匀、寿命长、可发红、黄、绿单色光。 三、依据特征分类 点接触型二极管,按正向和反向特征分类以下。 1、通常见点接触型二极管 这种二极管正如标题所说那样,通常被使用于检波和整流电路中,是正向和反向特征既不尤其好,也不尤其坏中间产品。如:SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。 2、高反向耐压点接触型二极管 是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高产品。使用于高压电路检波和整流。这种型号二极管通常正向特征不太好或通常。在点接触型锗二极管中,有SD38、1N38A、OA81等等。这种锗材料二极管,其耐压受到限制。要求更高时有硅合金和扩散型。 3、高反向电阻点接触型二极管 正向电
39、压特征和通常见二极管相同。即使其反方向耐压也是尤其地高,但反向电流小,所以其专长是反向电阻高。使用于高输入电阻电路和高阻负荷电阻电路中,就锗材料高反向电阻型二极管而言,SD54、1N54A等等属于这类二极管。 4、高传导点接触型二极管 它和高反向电阻型相反。其反向特征尽管很差,但使正向电阻变得足够小。对高传导点接触型二极管而言,有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言,能够得到更优良特征。这类二极管,在负荷电阻尤其低情况下,整流效率较高。万用表是比较精密仪器,假如使用不妥,不仅造成测量不正确且极易损坏。不过,只要我们掌握万用表使用方法和注意事项,谨慎从事,那么万用表就能经久耐用。下面
40、介绍使用万用表注意事项:1、测量电流和电压不能旋错档位。假如误将电阻档或电流档去测电压,就极易烧坏电表。万用表不用时,最好将档位旋至交流电压最高级,避免因使用不妥而损坏。2、测量电阻时,不要用手触及元件裸体两端(或两支表棒金属部分),以免人体电阻和被测电阻并联,使测量结果不正确。3、测量电阻时,如将两支表棒短接,调“零欧姆”旋钮至最大,指针仍然达不到0点,这种现象通常是因为表内电池电压不足造成,应换上新电池方能正确测量。4、万用表不用时,不要旋在电阻档,因为内有电池,如不小心易使两根表棒相碰短路,不仅花费电池,严重时甚至会损坏表头5、测量直流电压和直流电流时,注意“+”“-”极性,不要接错。如发觉指针开反转,既应立即调换表棒,以免损坏指针及表头。6、假如不知道被测电压或电流大小,应先用最高级,以后再选择适宜档位来测试,以免表针偏转过分而损坏表头。所选择档位愈靠近被测值,测量数值就愈正确。