电子元器件技术
发布时间:2011/8/24 11:03:46 访问次数:1265
任何一个电子装置、设备或系统,无论简单或复杂,都是由少则几个到几十、多则成千上万个作用各不相同的电子元器件组成的。可以这样说,没有高质量的电子元器件,就没有高性能的电子设备。
电子元器件是电子产业发展的基础,是组成电子设备的基础单元,位于电子产业的前端,电子制造技术每次升级换代都是由于元器件的变革引起的;同时元器件也是学习掌握电子工艺技术的基础,无论初学还是进一步提高,都离不开元器件这个基本环节。
1.电子元器件的概念
不同领域中电子元器件的概念是不一样的。
1)狭义电子元器件
在电子学中电子元器件的概念是以电原理来界定的,即能够对电信号(电流或电压)进行控制的基本单元。因此只有电真空器件(以电子管为代表)、半导体器件和由基本半导体器件集成化构成的各种集成电路才称为电子元器件。电子学意义上的电子元器件范
围比较小,可称为狭义的电子元器件,其使用仅限于电子学学术研究领域。
2)通义电子元器件
在电子技术特别是应用电子技术领域,电子元器件的定义是具有独立电路功能、构成电路的基本单元,其范围扩大了许多,除了狭义电子元器件外,不仅包括了通用的电抗元件(通常称为三大基本元件的电阻、电容、电感器)和机电元件(连接器、开关、继电器等),还包括了各种专用元器件(包括电声器件、光电器件、敏感元器件、显示器件、压电器件、磁性元件、保险元件以及电池等),一般电子技术类书刊(本书亦煞)提到电子元器件指的就是它们,因此可称为通义的电子元器件。
3)广义电子元器件
在电子制造工程中、特别是产品制造领域,电子元器件范围又扩大了。凡是构成电子产品的各种组成部分,除了通义的电子元器件外,还包括各种结构件(包括电线电缆、电子五金件、塑料件等)、功能件(包括散热器、屏蔽件、防护件等)、电子专用材料(包括电热材料、电子玻璃、光学材料、功能金属等)以及电子组件、模块部件(如稳压/稳流电源,AC/DC、DC/DC电源转换器,可编程控制器,LED/液晶屏组件以及逆变器、变频器等)以及印制电路板(一般指未装配元器件的裸板)、微型电机(伺服电机、步进电机等)等。这种广义电子元器件概念,一般只在电子产品生产企业供应链范围应用。
三种元器件概念的关系如图4.3.1所示。
2.电子元器件的分类
电子元器件有多种分类方式,应用于不同的领域和范围。
1)按制造行业划分——元件与器件
元件与器件是按照元器件制造过程中是否改变材料分子组成与结构来区分的,是行业划分的概念。在元器件制造行业,器件
由半导体企业制造,而元件则由电子零部件企业制造。
元件:加工中没有改变分子成分和结构的产品。如电阻、电客、电感器、电位器、变压器、连接器、开关、石英/陶瓷元件、继电器等。
器件:加工中改变分子成分和结构的产品。主要是各种半导体产品,如二极管、三极管、场效应管,各种光电器件、各种集成电路等,也包括电真空器件和液晶显示等。
随着电子技术的发展,元器件的品种越来越多、功能越来越强,涉及范围也在不断扩大,元件与器件的概念也在不断变化,逐渐模糊。例如有时说元件或器件时实际指的是元器件,而像半导体敏感元件实际按定义应该称为器件等。
2)按电路功能划分一一分立与集成
分立器件:具有一定电压电流关系的独立器件,包括基本的电抗元件、机电元件、半导体分立器件(二极管、双极三极管、场效应管、晶闸管)等。
集成器件:通常称为集成电路,指一个完整的功能电路或系统采用集成制造技术制作在一个封装内,组成具有特定电路功能和技术参数指标的器件。
分立器件与集成电路器件的本质区别是,分立器件只具有简单的电压电流转换或控制功能,不具备电路的系统功能;而集成电路器件则可以组成完全独立的电路或系统功能。实际上,具有系统功能的集成电路已经不是简单的“器件”和“电路”,而是一个完整的产品,例如数字电视系统,已经将全部电路集成在一个芯片内,习惯上仍然称其为集成电路。
3)按工作机理划分一一无源与有源
无源元件与有源元件,也称为无源器件与有源器件,是根据元器件工作机理来划分的,一般用于电路原理讨论。
无源元件:工作时只消耗元器件输入信号电能的元器件,本身不需要电源就可以迸行信号处理和传输。无源器件主要包括电阻、电位器、电容、电感、二极管以及谐振器、滤波器、混频器开关和光无源元件等。
有源元件:正常工作的基本条件是必须向元件提供相应的电源,如果没有电源,器件将无法工作。有源器件包括三极管、场效应管、集成电路等,是以半导体为基本材料构成的元器件,也包括电真空器件。
4)按组装方式一—插装与贴装
在表面组装技术出现前,所有元器件都是以插装方式组装在电路板上。在表面组装技术应用越来越广泛的现代,大部分元器件都有插装与贴装两种封装形式,一部分新型元器件已经淘汰了插装式封装。
插装:组装到印制电路板上时需要在印制电路板上打通孔,引脚在电路板另一面实现焊接连接的元器件,通常有较长的引脚和体积;
贴装:组装到印制电路板上时无需在印制电路板通孔,引线直接贴装在印制电路板铜箔上的元器件,通常是短引脚或无引脚片式结构。
5)按使用环境分类——元器件可靠性
电路元器件种类繁多,随着电子技术和工艺水平的不断提高,大量新的器件不断出现,对于不同的使用环境,同一器件也有不同的可靠性标准,相应不同可靠性有不同的价格,例如,同一器件军用品的价格可能是民用品的10倍,甚至更多,工业品介于二者之间。
民用品:对可靠性要求一般、性价比要求高,一般应用于家用、娱乐、办公等领域;
工业品:对可靠性要求较高、性价比要求一般,一般应用于工业控制、交通、仪器仪表等;
军用品:对可靠性要求很高、价格不敏感,一般应用于军工、航天航空、医疗等领域。
6)电子应用技术中关于元器件的分类
电子应用技术对元器件的分类,既不按纯学术概念去划分,也不按行业分工的划分,而是按元器件应用特点来划分,如图4.3.2所示。
分类只是把元器件作为知识而做的归纳和总结,不同领域不同分类是不足为怪的,迄今也没有一种分类方式可以完美无缺。实际上在元器件供应商那里,分类是没有一定之规的,例如某大型元器件供应商网站关于元器件分类如图4.3.3所示。 ZL50000DP
任何一个电子装置、设备或系统,无论简单或复杂,都是由少则几个到几十、多则成千上万个作用各不相同的电子元器件组成的。可以这样说,没有高质量的电子元器件,就没有高性能的电子设备。
电子元器件是电子产业发展的基础,是组成电子设备的基础单元,位于电子产业的前端,电子制造技术每次升级换代都是由于元器件的变革引起的;同时元器件也是学习掌握电子工艺技术的基础,无论初学还是进一步提高,都离不开元器件这个基本环节。
1.电子元器件的概念
不同领域中电子元器件的概念是不一样的。
1)狭义电子元器件
在电子学中电子元器件的概念是以电原理来界定的,即能够对电信号(电流或电压)进行控制的基本单元。因此只有电真空器件(以电子管为代表)、半导体器件和由基本半导体器件集成化构成的各种集成电路才称为电子元器件。电子学意义上的电子元器件范
围比较小,可称为狭义的电子元器件,其使用仅限于电子学学术研究领域。
2)通义电子元器件
在电子技术特别是应用电子技术领域,电子元器件的定义是具有独立电路功能、构成电路的基本单元,其范围扩大了许多,除了狭义电子元器件外,不仅包括了通用的电抗元件(通常称为三大基本元件的电阻、电容、电感器)和机电元件(连接器、开关、继电器等),还包括了各种专用元器件(包括电声器件、光电器件、敏感元器件、显示器件、压电器件、磁性元件、保险元件以及电池等),一般电子技术类书刊(本书亦煞)提到电子元器件指的就是它们,因此可称为通义的电子元器件。
3)广义电子元器件
在电子制造工程中、特别是产品制造领域,电子元器件范围又扩大了。凡是构成电子产品的各种组成部分,除了通义的电子元器件外,还包括各种结构件(包括电线电缆、电子五金件、塑料件等)、功能件(包括散热器、屏蔽件、防护件等)、电子专用材料(包括电热材料、电子玻璃、光学材料、功能金属等)以及电子组件、模块部件(如稳压/稳流电源,AC/DC、DC/DC电源转换器,可编程控制器,LED/液晶屏组件以及逆变器、变频器等)以及印制电路板(一般指未装配元器件的裸板)、微型电机(伺服电机、步进电机等)等。这种广义电子元器件概念,一般只在电子产品生产企业供应链范围应用。
三种元器件概念的关系如图4.3.1所示。
2.电子元器件的分类
电子元器件有多种分类方式,应用于不同的领域和范围。
1)按制造行业划分——元件与器件
元件与器件是按照元器件制造过程中是否改变材料分子组成与结构来区分的,是行业划分的概念。在元器件制造行业,器件
由半导体企业制造,而元件则由电子零部件企业制造。
元件:加工中没有改变分子成分和结构的产品。如电阻、电客、电感器、电位器、变压器、连接器、开关、石英/陶瓷元件、继电器等。
器件:加工中改变分子成分和结构的产品。主要是各种半导体产品,如二极管、三极管、场效应管,各种光电器件、各种集成电路等,也包括电真空器件和液晶显示等。
随着电子技术的发展,元器件的品种越来越多、功能越来越强,涉及范围也在不断扩大,元件与器件的概念也在不断变化,逐渐模糊。例如有时说元件或器件时实际指的是元器件,而像半导体敏感元件实际按定义应该称为器件等。
2)按电路功能划分一一分立与集成
分立器件:具有一定电压电流关系的独立器件,包括基本的电抗元件、机电元件、半导体分立器件(二极管、双极三极管、场效应管、晶闸管)等。
集成器件:通常称为集成电路,指一个完整的功能电路或系统采用集成制造技术制作在一个封装内,组成具有特定电路功能和技术参数指标的器件。
分立器件与集成电路器件的本质区别是,分立器件只具有简单的电压电流转换或控制功能,不具备电路的系统功能;而集成电路器件则可以组成完全独立的电路或系统功能。实际上,具有系统功能的集成电路已经不是简单的“器件”和“电路”,而是一个完整的产品,例如数字电视系统,已经将全部电路集成在一个芯片内,习惯上仍然称其为集成电路。
3)按工作机理划分一一无源与有源
无源元件与有源元件,也称为无源器件与有源器件,是根据元器件工作机理来划分的,一般用于电路原理讨论。
无源元件:工作时只消耗元器件输入信号电能的元器件,本身不需要电源就可以迸行信号处理和传输。无源器件主要包括电阻、电位器、电容、电感、二极管以及谐振器、滤波器、混频器开关和光无源元件等。
有源元件:正常工作的基本条件是必须向元件提供相应的电源,如果没有电源,器件将无法工作。有源器件包括三极管、场效应管、集成电路等,是以半导体为基本材料构成的元器件,也包括电真空器件。
4)按组装方式一—插装与贴装
在表面组装技术出现前,所有元器件都是以插装方式组装在电路板上。在表面组装技术应用越来越广泛的现代,大部分元器件都有插装与贴装两种封装形式,一部分新型元器件已经淘汰了插装式封装。
插装:组装到印制电路板上时需要在印制电路板上打通孔,引脚在电路板另一面实现焊接连接的元器件,通常有较长的引脚和体积;
贴装:组装到印制电路板上时无需在印制电路板通孔,引线直接贴装在印制电路板铜箔上的元器件,通常是短引脚或无引脚片式结构。
5)按使用环境分类——元器件可靠性
电路元器件种类繁多,随着电子技术和工艺水平的不断提高,大量新的器件不断出现,对于不同的使用环境,同一器件也有不同的可靠性标准,相应不同可靠性有不同的价格,例如,同一器件军用品的价格可能是民用品的10倍,甚至更多,工业品介于二者之间。
民用品:对可靠性要求一般、性价比要求高,一般应用于家用、娱乐、办公等领域;
工业品:对可靠性要求较高、性价比要求一般,一般应用于工业控制、交通、仪器仪表等;
军用品:对可靠性要求很高、价格不敏感,一般应用于军工、航天航空、医疗等领域。
6)电子应用技术中关于元器件的分类
电子应用技术对元器件的分类,既不按纯学术概念去划分,也不按行业分工的划分,而是按元器件应用特点来划分,如图4.3.2所示。
分类只是把元器件作为知识而做的归纳和总结,不同领域不同分类是不足为怪的,迄今也没有一种分类方式可以完美无缺。实际上在元器件供应商那里,分类是没有一定之规的,例如某大型元器件供应商网站关于元器件分类如图4.3.3所示。 ZL50000DP