반도체 개별 장치와 집적 회로란 무엇인가요?

반도체 디스크리트 소자는 1950년대 등장 이후 전자제품 개발에 중요한 역할을 담당해 왔다. 이제 집적회로가 널리 사용되고 많은 상황에서 트랜지스터를 대체했지만, 트랜지스터가 언제라도 완전히 버려지지는 않을 것이라고 믿어야 합니다. 트랜지스터는 고유한 특성을 갖고 있으며, 전자제품에서 다른 부품으로 대체할 수 없는 역할을 하게 될 것이기 때문에 트랜지스터는 사라질 뿐만 아니라 발전하게 될 것이다.

1 반도체 소자 명칭

국가 규정에 따르면 국내 반도체 소자 명칭은 표 3-9와 같이 5개 부분으로 구성된다. 예를 들어, 2AP9에서 "2"는 다이오드를 의미하고 "A"는 N형 게르마늄 재료를 의미하며 "P"는 일반 튜브를 의미하고 "9"는 일련 번호를 의미합니다. 또 다른 예는 3DG6입니다. "3"은 3극관, "D"는 NPN 실리콘 소재, "G"는 고주파 저전력 튜브, "6"은 일련 번호를 의미합니다.

일부 저전력 트랜지스터는 4자리 숫자로 표시됩니다. 구체적인 특성 매개변수는 표 3-10에 나와 있습니다.

최근 몇 년간 국내 반도체 소자 제조사들은 외국의 선진 생산 기술을 도입해 원자재, 생산 공정, 공정 표준 일체를 구매하거나 패키징용 디바이스 다이를 직접 구매하는 등의 행보를 보이고 있다. 따라서 시중에는 외국 제품 모델의 이름을 딴 반도체 장치가 더 흔하고, 국가 표준에 맞게 명명된 장치는 사용할 수 없습니다. 수입 반도체 장비를 선택할 때에는 관련 정보를 주의 깊게 검토하고 성능 지표를 비교해야 합니다.

2 다이오드

다양한 구조 프로세스에 따라 반도체 다이오드는 점 접촉 유형과 표면 접촉 유형으로 나눌 수 있습니다. 점접촉형 다이오드는 PN접합부의 접촉면적과 접합용량이 작아 고주파 회로에 적합하지만, 통과하는 전류와 견딜 수 있는 역전압도 상대적으로 작아서 고주파 회로에 적합합니다. 감지 및 주파수 변환과 같은 회로에서 작동합니다. 표면 접촉 유형 다이오드 PN 접합의 접촉 면적이 크고 접합 용량이 상대적으로 크기 때문에 고주파 회로에 사용하기에는 적합하지 않습니다. 더 큰 전류를 통과시키며 주로 더 낮은 주파수의 정류 회로에 사용됩니다.

표 3-9: 국내 반도체 개별소자의 명칭

참고: fa는 동작 주파수, Pc는 동작 전력이다.

표 3-10 범용 저전력 트랜지스터

참고: fT는 작동 주파수입니다.

반도체 다이오드는 게르마늄이나 실리콘으로 만들 수 있습니다. 게르마늄 다이오드의 순방향 저항은 매우 작고 순방향 전압은 약 0.15~0.35V이지만 역방향 누설 전류가 크고 온도 안정성이 좋지 않습니다. 실리콘 다이오드의 역방향 누설 전류는 게르마늄 다이오드보다 훨씬 작습니다. , 단점은 더 높은 순방향 전압(0.5~0.7V)만 켤 수 있으며 신호가 강한 회로에만 적합하다는 것입니다.

다이오드는 극성에 따라 회로에 연결해야 하며, 대부분의 경우 다이오드의 양극(또는 양극)은 회로의 고전위 측에 연결되고 음극은 음극에 연결되어야 합니다. (또는 음극) 전압 조정기 튜브는 회로의 높은 전위 끝에 연결되어야 합니다. 전원 공급 장치의 양극을 연결하고 양극은 전원 공급 장치의 음극에 연결됩니다.

1) 일반적으로 사용되는 다이오드의 모양과 기호

일반적으로 사용되는 다이오드의 모양과 기호는 그림 3-16과 같다.

그림 3-16 일반적으로 사용되는 다이오드 기호

2) 일반적으로 사용되는 다이오드의 특성

일반적으로 사용되는 다이오드의 특성 및 용도는 표 3과 같습니다. -11 .

표 3-11 일반적으로 사용되는 다이오드의 특성 및 용도

3) 다이오드의 식별 및 감지

다이오드는 다양한 포장 형태로 제공되며, 현재 가장 일반적으로 사용되는 것은 플라스틱 포장과 유리 껍질 포장이 있습니다. 구식 고전력, 고전류 정류기 다이오드는 여전히 금속으로 포장되어 있으며 방열판 볼트가 있습니다. 유리 캡슐형 다이오드는 일반 다이오드일 수도 있고 제너 다이오드일 수도 있습니다. 육안 검사로 식별이 확실하지 않은 경우에는 멀티미터나 특수 장비를 사용하여 구별해야 합니다. 유리로 밀봉된 제너 다이오드의 모양은 일반 다이오드와 동일하기 때문에 다양한 다이오드가 회로에서 다른 역할을 하며, 특히 제너 다이오드의 가장 큰 특징은 역방향 연결 상태에서 작동한다는 것입니다.

(1) 마크에 따른 식별.

① 케이싱에 다이오드 기호가 있습니다. 화살표 방향은 전류가 흐르는 방향이므로 화살표가 가리키는 방향이 음극입니다. 그림 3-17에서 볼 수 있듯이 다이오드의 단방향 전도성입니다.

② 구형으로 포장되어 있으며 일반적으로 색점으로 표시되며 색점은 음극입니다. 원주 모양으로 포장되어 있으며 컬러 링(보통 흰색)에 가까운 리드가 음극입니다.

(2) 디지털 멀티미터 감지.

디지털 멀티미터를 사용하면 그림 3-18과 같이 다이오드의 극성을 쉽게 확인할 수 있습니다. 방법은 디지털 멀티미터를 다이오드 블록에 맞추고 빨간색 테스트 리드를 삽입하는 것입니다. 멀티미터의 V/Ω 잭에 연결하고 검정색 테스트 리드를 COM 잭에 삽입한 다음 두 테스트 리드를 사용하여 다이오드의 두 전극을 각각 연결하여 측정 중 하나를 수행합니다. , 디스플레이 화면에는 600~750(실리콘 튜브) 또는 200~400(게르마늄 튜브)이 표시됩니다. 이때 빨간색 테스트 리드와 접촉하는 전극은 다이오드의 양극(즉, PN 접합의 P 끝), 검정색 테스트 리드와 접촉하는 전극은 음극(즉, PN 접합의 N 끝)입니다.

그림 3-17: 다이오드의 단방향 전도성

그림 3-18: 다이오드 측정

발광 다이오드의 측정은 측정과 유사합니다. 단, 순방향 전압은 1.5~3V 사이이고 작동 전류는 약 1mA입니다. 발광 다이오드가 작동할 때 전류 제한 저항을 연결해야 합니다.

3 트랜지스터

크리스탈 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터라고도 합니다(두 종류의 캐리어가 동시에 전도에 참여하기 때문에 붙여진 이름입니다). 약한 신호를 증폭하고 비접촉 스위치를 만드는 데 사용할 수 있는 전류 제어 반도체 장치입니다.

1) 삼극관의 분류

(1) 재료에 따른 트랜지스터는 재료에 따라 게르마늄 삼극관(Ge관)과 실리콘 삼극관(Si관)으로 나눌 수 있습니다.

(2) 전도도 유형에 따라 트랜지스터는 전도도 유형에 따라 PNP 유형과 NPN 유형으로 나눌 수 있습니다. 전압 극성과 전류 흐름 방향을 나타내는 데 서로 다른 기호가 사용됩니다. 게르마늄 튜브는 PNP 타입이 대부분이고, 실리콘 튜브는 NPN 타입이 대부분입니다.

(3) 목적에 따라: 서로 다른 작동 주파수에 따라 고주파수(fT>3MHz), 저주파수(fT<3MHz) 및 스위칭 트랜지스터로 구분됩니다. 작동 전력에 따라 고전력(Pc>1W), 중간 전력(Pc 0.5~1W 사이) 및 저전력(Pc<0.5W) 트랜지스터로 나눌 수 있습니다.

2) 삼극관의 회로 기호

일반적으로 사용되는 삼극관의 회로 기호는 그림 3-19와 같다.

그림 3-19 일반적으로 사용되는 삼극관 회로 기호

3) 트랜지스터 감지 방법

(1) 베이스 결정 디지털 멀티미터를 사용하여 베이스 결정 삼극관 방법은 먼저 디지털 멀티미터의 변환 스위치를 다이오드 위치에 두는 것입니다. 빨간색과 검은색 테스트 리드를 해당 잭에 올바른 방식으로 연결합니다(빨간색 테스트 리드는 V/Ω에, 검은색 테스트 리드는 COM에 연결). 기억하세요: 디지털 멀티미터의 빨간색 리드는 내부 배터리의 양극 단자에 연결됩니다. 그런 다음 테스트 펜을 사용하여 트랜지스터의 세 전극을 각각 터치하면 전극 중 하나가 다른 두 전극에 대해 0.5~0.8V(실리콘 튜브) 또는 0.15~0.35V(게르마늄 튜브)로 표시되는 것을 확인할 수 있습니다. 베이스입니다.

(2) E극과 C극의 판단.

일반적으로 멀티미터에는 배율을 측정하는 기능이 있습니다. 먼저 멀티미터의 기능 스위치를 hFE 위치로 선택하고 극성(PNP, NPN)에 따라 트랜지스터를 테스트 구멍에 삽입합니다. 이번에는 미터 헤드의 눈금을 디스크에서 직접 읽을 수 있습니다. 그런 다음 E 극과 C 극을 바꾸십시오. 미터 바늘이 더 큰 방향으로 휘어지면 핀이 올바른 것인지 멀티미터 잭 옆에 있는 표시를 통해 알 수 있습니다. 또한 베이스를 측정할 때 D와 E의 판독값이 B와 C의 판독값보다 크다는 것도 알 수 있습니다. 매우 가깝지만 항상 약간의 차이가 있습니다.

디지털 멀티미터로 삼극관을 측정하는 방법은 5장 일반 계측기 소개의 "멀티미터 사용" 섹션에 소개되어 있습니다.

4 집적 회로

집적 회로는 전자관과 트랜지스터 이후에 개발된 또 다른 유형의 전자 장치입니다. 이는 반도체 기술이나 후막 또는 박막 기술(또는 이러한 공정의 조합)을 사용하여 설계된 회로의 요구 사항에 따라 실리콘 조각 또는 절연 기판에 저항기, 커패시터, 다이오드, 트랜지스터 및 기타 구성 요소를 동시에 제조합니다. 특정 기능을 갖춘 회로를 패키지화한 것입니다. 집적회로는 전자산업의 급속한 변화와 발전을 가장 잘 반영하는 전자소자의 일종이다. 집적 회로의 종류는 너무 많아서 모두 익히는 것이 거의 불가능하고 실제로 불필요하지만 몇 가지 기본적인 집적 회로를 이해하는 것이 중요합니다.

1) 집적회로의 분류

집적회로는 구조와 공정에 따라 반도체 집적회로, 박막 집적회로, 후막 집적회로, 하이브리드 집적회로로 나눌 수 있다 방법. 그 중에서 반도체 집적회로는 가장 빠르게 성장하고, 가장 다양하며, 가장 널리 사용되는 분야이다.

평면 공정(산화, 포토리소그래피, 확산, 에피택셜 공정)을 사용하여 반도체 웨이퍼에 만들어진 회로를 반도체 집적 회로(모놀리식 집적 회로라고도 함)라고 합니다.

후막 기술(진공증착, 스퍼터링)이나 박막 기술(스크린 프린팅, 소결)을 이용해 동일한 절연 기판 위에 저항기, 커패시터 등 수동 부품을 연결해 제작한 뒤 트랜지스터를 용접하는 방식이다. 특정 기능을 가진 다이를 후막 또는 박막 집적회로라고 합니다. 모놀리식 집적 회로가 설치되면 하이브리드 집적 회로가 됩니다.

2) 집적 회로 포장

집적 회로 포장은 금속 케이스, 세라믹 케이스, 플라스틱 케이스의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 더 일반적인 것은 세라믹 및 플라스틱 패키지를 사용한 단일 인라인 및 이중 인라인입니다.

금속 포장은 방열 성능이 좋고 신뢰성이 높지만 설치 및 사용이 편리하지 않고 비용이 많이 듭니다. 이 포장 형태는 고정밀 집적 회로나 고전력 장치에서 흔히 볼 수 있습니다. 세라믹 포장은 열 방출이 좋지 않고 크기가 작으며 비용이 저렴합니다. 플라스틱 포장의 가장 큰 특징은 공정이 간단하고 가격이 저렴하여 널리 사용되고 있습니다.

집적회로의 다양성과 사양이 증가하고 집적도가 향상됨에 따라 회로 패키징은 공정 기술의 매우 전문적인 분야로 자리 잡았습니다. 요즘 국내외 집적회로 패키지의 명칭은 점차 통일화되고 있으며, 세라믹 소재로 만들어졌는지, 플라스틱 소재로 만들어졌는지에 따라 집적회로의 일반적인 패키징 형태를 보여주고 있다. 그림 3-20에서.

3) 핀

집적 회로의 핀 순서 표시에는 일반적으로 포장 중에 눌러지는 색상의 점, 홈, 튜브 키 및 원형 표시가 포함됩니다. 듀얼 인라인 통합 블록의 경우 핀 식별 방법은 다음과 같습니다. 핀이 아래를 향하도록 집적 회로를 수평으로 배치하고 표시는 왼쪽에 있습니다. 왼쪽 하단 모서리의 첫 번째 핀은 핀 1이며 시계 반대 방향으로 계산됩니다. , 그림 3-20과 같이 2. ,3,…입니다.

그림 3-20 일반 집적 회로 패키징

단일 인라인 집적 회로의 경우 첫 번째 핀부터 핀이 아래를 향하고 로고가 왼쪽을 향하게 합니다. 왼쪽 하단 모서리에 마지막 핀은 1, 2, 3,…

4) 집적회로 사용 상식

집적회로는 구조가 복잡하고 기능이 다양하며 크기가 작고 가격이 비싸며 구입 시 설치 및 분해가 번거로운 전기 장치입니다. , 감지 및 사용시 세심한주의를 기울여야합니다.

(1) 사용하기 전에 집적회로의 기능, 핀 기능, 외관 패키징 등을 이해해야 합니다.

(2) 집적 회로를 설치할 때 방향에 주의하고, 다른 모델 간의 상호 교환에 더 많은 주의를 기울이십시오.

(3) 전력 집적 회로용 방열판이 충분해야 하며 가능한 한 열원에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.

(4) 전원이 켜져 있는 동안 집적 회로를 제거하거나 삽입하지 마십시오.

(5) 전자 제품을 수동으로 용접하는 경우 일반적으로 집적 회로를 마지막에 조립해야 하며 45W를 초과하는 납땜 인두를 사용해서는 안 되며 각 용접 시간은 10초를 초과해서는 안 됩니다.