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半導(dǎo)體分立器件的結(jié)構(gòu)及功能詳細(xì)介紹一覽

2021-01-29 16:58:38來(lái)源：OFweek電子工程網(wǎng) 閱讀量：196 評(píng)論

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導(dǎo)讀：　分立器件是指具有單獨(dú)功能且功能不能拆分的電子器件，依據(jù)芯片結(jié)構(gòu)和功能的不同可以分為半導(dǎo)體二極管、三極管、橋式整流器、光電器件等。

　　分立器件是指具有單獨(dú)功能且功能不能拆分的電子器件，依據(jù)芯片結(jié)構(gòu)和功能的不同可以分為半導(dǎo)體二極管、三極管、橋式整流器、光電器件等。半導(dǎo)體分立器件主要由芯片、引線/框架、塑封外殼幾部分組成，其中芯片決定器件功能，諸如整流、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)、保護(hù)等，引線/框架實(shí)現(xiàn)芯片與外部電路的連接以及熱量的導(dǎo)出，塑封外殼則為芯片及內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供保護(hù)，保證其功能的穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，并與散熱等核心性能高度相關(guān)。
 
　　分立器件的芯片與半導(dǎo)體行業(yè)通常理解的集成電路芯片有所差異。半導(dǎo)體電路功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)單元是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的PN結(jié)，將PN結(jié)及其形成的圖形以一定的方式刻到一小片硅片上形成半導(dǎo)體芯片。其中，分立器件(二極管、三極管等)芯片是指在一個(gè)硅片上通過(guò)摻雜、擴(kuò)散等工藝只形成一個(gè)或少量PN結(jié)的芯片，其芯片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能也相對(duì)較為簡(jiǎn)單，主要是實(shí)現(xiàn)整流、穩(wěn)壓、開(kāi)關(guān)、放大等既定的電路功能。而集成電路芯片是用特殊的半導(dǎo)體工藝將成千上萬(wàn)個(gè)PN結(jié)、電容、電阻、導(dǎo)線等形成的具有特定功能的圖形刻到一小塊硅片上形成芯片，因此集成電路芯片結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)的處理與轉(zhuǎn)換等復(fù)雜功能。
 
　　雖然芯片的集成帶來(lái)了體積小、重量輕、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于一些難以集成的特定功能，例如高速開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓保護(hù)、瞬態(tài)抑制和大電流、高電壓、低功率等性能要求，以及出于線路結(jié)構(gòu)、集成難度和成本、穩(wěn)定性等各方面考慮，仍需要大量使用各種分立器件來(lái)完成，因此，分立器件與集成電路配合使用成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的常態(tài)。
 
　　分立器件的產(chǎn)品分類
 
　　半導(dǎo)體分立器件按照芯片結(jié)構(gòu)和功能可區(qū)分為二極管、三極管，以及由其通過(guò)一定方式連接形成的器件(如整流橋)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步于上世紀(jì)50年代，在發(fā)展歷程中，半導(dǎo)體二極管、雙極型晶體管(BJT)、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Power-MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等先后出現(xiàn)，一般將雙極型晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極型晶體管統(tǒng)稱為三極管。
 
　　隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的逐步發(fā)展，對(duì)芯片供電mA級(jí)別的電流需求、產(chǎn)品良率及成本制約下小功率器件無(wú)法集成、下游產(chǎn)品對(duì)半導(dǎo)體分立器件體積要求越來(lái)越苛刻等問(wèn)題逐步凸顯，無(wú)論是二極管還是三極管，在制造工藝上均面臨突破上述發(fā)展瓶頸的需要。為解決上述問(wèn)題，體積較小且通過(guò)電流較小的“小信號(hào)器件”概念開(kāi)始被中國(guó)臺(tái)灣分立器件廠商單獨(dú)列出，并形成了一系列專業(yè)的工藝方法，可以用于各類二極管、三極管的生產(chǎn)。
 
　　隨著小信號(hào)器件概念的出現(xiàn)，半導(dǎo)體分立器件在按照芯片結(jié)構(gòu)、功能劃分維度之外，又可按照功率、電流指標(biāo)劃分為小信號(hào)器件及功率器件兩大類。世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)(WSTS)將小信號(hào)器件定義為耗散功率小于1W(或者額定電流小于1A)的分立器件，而耗散功率不小于1W(或者額定電流不小于1A)的分立器件則歸類為功率器件。
 
　　小信號(hào)器件與功率器件在生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品應(yīng)用方面存在顯著差異。小信號(hào)器件芯片尺寸和封裝尺寸均較小，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)控制精度要求較高，對(duì)機(jī)械化自動(dòng)化要求很高，并由于產(chǎn)品組件比較脆弱，需要在生產(chǎn)過(guò)程中給予很好的保護(hù)，同時(shí)其電性參數(shù)值均比較小，因此要求測(cè)試系統(tǒng)能夠快速分辨出微小的電量變化，具備較高的測(cè)試精度。而功率器件芯片尺寸和封裝尺寸都比較大，要求芯片與框架接觸良好、封裝體有較好的散熱能力、封裝應(yīng)力盡可能小、測(cè)試過(guò)程中能夠提供大電流高電壓、并進(jìn)行不同測(cè)試參數(shù)條件下自動(dòng)比對(duì)篩選。由于前述差異，在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐步專業(yè)化發(fā)展的過(guò)程中，器件在生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品應(yīng)用方面的差異程度超出了其在芯片結(jié)構(gòu)及功能方面本身的差異，小信號(hào)器件、功率器件的概念逐步被普遍接受。
 
　　依據(jù)功率和電流對(duì)分立器件進(jìn)行劃分是業(yè)內(nèi)通用的分類方法。中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院2019年11月發(fā)布的新《功率半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化白皮書(shū)(2019版)》將分立器件劃分為小信號(hào)器件和功率器件；世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)(WSTS)在其產(chǎn)品分類手冊(cè)中也依據(jù)功率的標(biāo)準(zhǔn)采用了小信號(hào)器件、功率器件的劃分；較具的IT研究與顧問(wèn)咨詢公司Gartner將分立器件區(qū)分為小信號(hào)器件、功率器件、射頻器件；業(yè)內(nèi)公司東芝、羅姆、安世、威世、華潤(rùn)微、揚(yáng)杰科技等都在其產(chǎn)品手冊(cè)中采用了前述分類方法。
 
　　原標(biāo)題：半導(dǎo)體分立器件的結(jié)構(gòu)及功能詳細(xì)介紹一覽
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