半導體分立器件基礎知識講解

天士立 2024-05-11 10:18:30

1、分立器件基本概念

半導體分立器件是指由半導體材料制成的,具有單一功能或特定功能的電子元器件,其基礎單元室PN結。常見的半導體分立器件包括二極管、三極管、場效應管、晶閘管、IGB等。這些器件的主要制造材料包括硅、鍺、碳等半導體元素,第一代和第二代半導體是硅基材料,第三代儀碳化硅和氮化镓爲代表,主要用于制造二極管、MOS管、IGBT等

2、常見分立器件的種類

二極管:二極管是一種具有單向導電性的半導體器件,它包括陽極和陰極兩個電極。根據制造材料的不同,二極管可以分爲硅二極管和鍺二極管。二極管在電路中可以起到整流、檢波、開關等作用。二極管種類很多,包括穩壓二極管、肖特基二極管、瞬態二極管、光敏二極管等

三極管:三極管是一種具有三個電極的半導體器件,它包括基極、集電極和發射極。三極管可以通過控制基極電流來控制集電極和發射極之間的電流,從而實現放大信號的作用。三極管在電路中可以起到放大、開關、振蕩等作用。

場效應管:場效應管是一種通過電場效應控制電流的半導體器件,它包括源極、柵極和漏極三個電極。場效應管具有高輸入阻抗、低噪聲等優點,因此在高速、低功耗的電路中得到廣泛應用。

可控硅:可控硅(Silicon Controlled Rectifier),簡稱SCR,是一種大功率電器元件,也稱晶閘管。是一種具有可控導通能力的半導體器件,它包括陽極、陰極和門極三個電極。晶閘管可以在控制信號的作用下實現導通和關斷,因此廣泛應用于電力電子、控制等領域。它具有體積小、效率高、壽命長等優點。在自動控制系統中,可作爲大功率驅動器件,實現用小功率控件控制大功率設備。它在交直流電機調速系統、調功系統及隨動系統中得到了廣泛的應用。

可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。單向可控硅也就是我們通常所說的晶閘管,雙向可控硅也叫三端雙向可控硅,簡稱TRIAC。雙向可控硅在結構上相當于兩個單向可控硅反向連接,這種可控硅具有雙向導通功能。其通斷狀態由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。這種裝置的優點是控制電路簡單,沒有反向耐壓問題,因此特別適合做交流無觸點開關使用。

IGBT:IGBT,中文全稱絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體器件。IGBT與微電子技術中芯片技術(CPU)一樣,IGBT芯片技術是電力電子行業中的“心髒”和“大腦”,能控制並提供大功率的電力設備電能變換,有效提升設備的能源利用效率、自動化和智能化水平。由IGBT芯片組成的IGBT器件、模塊、組件以及系統裝置廣泛應用于空調、洗衣機等家用電器,以及軌道交通、智能電網、航空航天、船舶驅動、新能源、電動汽車等高端産業,特別是在涉及國家經濟安全、國防安全等戰略性産業領域,高功率等級的IGBT尤爲關鍵。

光耦:全稱光電耦合器(optical coupler,英文縮寫爲OC)亦稱光電隔離器,簡稱光耦。光電耦合器以光爲媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用,所以,它在各種電路中得到廣泛的應用。光電耦合器是一種把發光器件和光敏器件封裝在同一殼體內, 中間通過電→光→電的轉換來傳輸電信號的半導體光電子器件。其中,發光器件一般都是發光二極管。而光敏器件的種類較多,除光電二極管外,還有光敏三極管、光敏電阻、光電晶閘管等。光電耦合器可根據不同要求,由不同種類的發光器件和光敏器件組合成許多系列的光電耦合器。

3、分立器件常規靜態參數:

漏電參數:IR、ICBO、LCEO/S/X、IDSS/X、IDOFF、IDRM、IRRM、ICOFF、IDGO、ICES、IGESF、IGESR、IEBO、IGSSF、IGSSR、IGSS、IGKO、IR(OPTO)

擊穿參數:BVCEO、BVCES、BVDSS、VD、BVCBO、VDRM、VRRM、VBB、BVR、VD+、VD-、BVDGO、BVZ、BVEBO、BVGSS、BVGKO

導通參數:VCESAT、VBESAT、VBEON、 VF、VT、VT+、VT-、VON、VDSON、VDON、VGSON、VF(Opto-Diode)VGSTH、VTM、VGETH、VSD、IDON、VSAT、IDON、VO(Regulator)Notch=IGT1、IGT4、ICON、VGEON、、IIN(Regulator)

關斷參數:VGSOFF

觸發參數:IGT、VGT

保持參數:IH、IH+、IH-

鎖定參數:IL、IL+、IL-

增益參數:hFE、CTR、gFS

混合參數:RDSON、gFS、Input@Output/Regulation

4、分立器件靜態參數測試的意義

半導體分立器件的靜態參數亦或直流參數是器件性能的基本指標,反映了器件的耐壓過流能力及功耗情況,直接反應器件的基本狀態,是“來料檢驗 ”“失效分析 ”“選型配對 ”“量産測試 ”等不同應用場景必測的項目。

5、主要測試設備

目前世界上針對半導體分立器件參數測試主要以美國泰克、是德科技、STI、瑞士LEMSYS、日本岩崎、友能、台灣冠魁等國際知名大廠設備爲主,近年來隨著國內半導體技術的發展,國産設備異軍突起,湧現出一批半導體設備公司,研發出一批比肩國際大廠的高端國産半導體分立器件測試設備,尤其以陝西天士立,北京華峰,佛山聯動爲代表,陝西天士立科技有限公司推出的STD2000半導體分立器件靜態參數測試系統,能測試多種電子元器件的靜態直流參數,覆蓋7大類別26分類,包括“二極管類”“三極管類”“保護類器件”“穩壓集成類”“繼電器類”“光耦類”“傳感監測類”等品類的繁多的電子元器件。高壓源1400V(選配2KV),高流源40A(選配100A,200A,500A),柵極電壓40V/100mA,分辨率最高至1.5uV / 1.5pA,精度最高可至0.1%,除靜態參數還可測試“結電容” ,支持“脈沖式自動加熱”和“分選機連接”,可謂功能極其強大!

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天士立

簡介:分享半導體測試行業相關知識