标签: AMEYA360

集成电路(芯片)应用十分广泛，种类很多，型号十分繁杂。只要出现新的应用需求，就会产生新的芯片。要描绘芯片大家族全貌，首先要对它进行分类。芯片的分类方法可以有许多种，例如按晶体管工作状态、制造工艺、适用性、集成规模、功率大小、封装形式、应用环境、功能用途等进行不同的分类。关注点不同，分类方法也就不同。 本文重点关注芯片中晶体管工作状态和电信号种类，把芯片家族粗略划分为数字电路芯片、模拟电路芯片和数模混合电路芯片、特种电路芯片四大类。 一、数字电路芯片 数字电路芯片主要用于计算机和逻辑控制领域，它的工作原理是通过晶体管控制电流的“开”和“关”，来表达数据或信息的“1”和“0”，或者表达逻辑判断的“是”与“非”，所以数字电路也称为开关电路或者逻辑电路。数字电路主要是由工作在开关状态的晶体管组成的。因此，数字电路的规模大小由其中的晶体管多少来分类。数字电路芯片主要包括以下7类。 1.逻辑电路(包括与门、或门、非门、锁存器、移位器、计数器、编码器、译码器、选择器、比较器、运算器等)：逻辑电路芯片国际通用系列有74系列、40系列、54系列、厂家兼容系列、非系列专用电路等。以74系列为例，它的功能型号超过97种，每种型号再加上输入输出数、电源、功耗、速度等不同，又可衍生出4倍以上的品种，总共多达400多个品种。这么多系列加起来，仅仅逻辑电路芯片就已经非常繁杂了。 但是，逻辑电路品种再多，基本上是由与门、或门和非门电路组合而成的，因此，上述系列的电路也称为组合逻辑电路。与门电路用于“几个输入条件同时存在才有结果，否则就无结果”的判断；或门电路用于“几个输入条件只要有一个存在就有结果，都不存在就无结果”的判断；非门电路用于“输入条件存在就无结果，输入条件不存在就有结果”的判断。这些判断和处理组合起来，就可以处理非常复杂的控制和运算问题。 理论上，数量庞大的逻辑电路芯片可以实现目前所有复杂芯片的功能，例如中央处理器(CPU)、微控制器(mcu)、片上系统(SoC)等，更甚者可以实现一个复杂系统的功能，例如电脑、交换机等。只是印刷电路板(PCB)上将要安装成千上万，甚至更多的芯片。早期的电子产品都是这么干的，但今天不需要这么干了。因为今天芯片的集成度很高，许多自成系统的逻辑电路可以集成在芯片内部，一个芯片可以实现很复杂的功能，例如CPU，也可以实现一个完整的系统，例如SoC。所以，今天没有人愿意用大量小芯片实现大系统，因为那样做出来的系统体积很大、可靠性很差、成本也很高。 今天的逻辑电路芯片用量已经不大了。就像盖房子可以全部用砖瓦，也可以用一些大型构件，辅助以少量砖瓦，砖瓦用量自然就少了。今天的逻辑电路芯片仅用在小电子产品中，或者用在大系统的通用大芯片之间的连接电路中。 2.通用处理器(CPU、GPU、DSP、APU等)：通用处理器是由海量逻辑电路组成的，它包含了控制、存储、运算、输入输出等部分，形成了一个完整的数据和信息处理系统。它是规模最大、结构最复杂的一类数字电路芯片。(按照通用处理器芯片上可以集成100多亿只晶体管计算，通用处理器大致包含了30多亿个与门、或门、非门电路)。因此，通用处理器被归类为巨大规模集成电路。 通用处理器芯片的特点是按照摩尔定律不断迭代，不断推陈出新，形成了若干个产品系列。例如Intel和AMD的X86系列、IBM的PowerPC系列、MIPS的嵌入式CPU系列和ARM RISC系列等数十个系列。每个系列已生产了20～30多个芯片型号，每个型号的市场平均寿命在2年左右。 通用处理器被称为电子产品和信息系统的大脑和中枢。中央处理器(CPU)用于管理、调度和控制电子产品和信息系统各组成部分协调高效工作；图像处理器(GPU)接受CPU管理，但可以独立管理、调度和控制有关图像显示、图形处理的事务；数字信号处理器(DSP)也接受CPU管理，但可以独立完成大量、成批和规整的数据和信息的快速运算和处理；随着人工智能技术快速发展，传统的CPU结构不能适应人工智能系统对信息存储、运算和推理的要求，新型处理器结构创新产品应运而生，百花齐放。这就是人工智能处理器(APU)，代表产品如 IBM公司的 TrueNorth、高通公司的Zeroth、谷歌公司的TPU、微软公司的Brainwave、寒武纪公司的Cambricon-1A、燧原科技的邃思DTU等。 3.存储器(SRAM、DRAM、PROM、Flash等)：存储器是用于存储数据和信息的芯片。其中，可细分为静态存储器(SRAM)、动态存储器(DRAM、LPDDRX)、可编程只读存储器(PROM)、闪速存储器(Flash)和嵌入式存储器(Embedded Memory)等。 SRAM用于电子产品中存储数据，在通电过程保持数据不变，断电后数据丢失；DRAM在通电过程中通过定时刷新保持数据不变，断电后数据丢失；Flash在通电过程中保持数据不变，断电也不丢失；PROM一旦用特殊手段写入数据后，不论通电与否都不会丢失。前两种称为易失性存储器，后两种称为非易失性存储器。以上这几种存储器可以封装成独立的存储器芯片，也可以设计在CPU、MCU、SoC之中,也被称为嵌入式存储器。 根据用途不同，要选择使用不同的存储器，例如，台式电脑断电后数据一般保存在硬盘上，所以大量采用DRAM(DDR、LPDDRX等)，而手机为了永久保持数据(如通信录、照片、音视频等)，就要大量使用Flash芯片。 4.单片系统(SoC)：单片系统就是把一个电子系统全部集成到一颗芯片中。只要给SoC芯片加上电源和少量外部电路，就可以实现一个完整的电子产品或系统的功能。例如音视频播放器(MP4)、汽车导航仪、手机等都可以用一个SoC芯片加少量外部元器件来实现。SoC芯片内部一般由CPU核、嵌入式存储器、I/O接口(按键、触控、USB、WiFi……)等部分组成。SoC芯片是面向具体应用领域而设计的专用系统级芯片，例如用在医疗设备、汽车电子、抄表系统、智能手机、智慧电视等领域，都有适合该领域应用的SoC芯片。SoC芯片不像CPU芯片那样可以跨领域通用，只能在本应用领域内使用。 5.微控制器(MCU)：微控制器通常也称为单板机或单片机，它是简化版的通用处理器(CPU)。简化体现在几个方面，包括处理字宽、处理器和指令架构、内存大小、时钟速度等。MCU一般用在较简单的、小型的电子产品或系统中，实现简单的控制和数据处理任务，但在大型系统中，也可以用许多MCU完成复杂的控制任务。MCU芯片的应用面十分广泛，从小到阳台定时浇花器、电饭锅、电冰箱等的控制，中到仪器、仪表、工业自动化生产线等的控制，再到大型应用例如高铁、飞机等的系统控制等。 以MCU或SOC芯片为核心搭建的电子系统也称为嵌入式系统，MCU和SOC也被称为嵌入式微处理器。 MCU的种类特别多，主要产品多达70 多个系列，500多个品种。例如MCS-51系列、PIC系列、STM32系列、MSP430系列、TMS系列、AVR系列、STC系列等。仅MCS-51系列，按一个机器周期有几个时钟周期T划分为几个规格，12T的芯片有8051、8031、AT89C51、8032等；6T的芯片有STC89系列等；4T的芯片有80C320、W77E58等；1T的芯片有STC系列等。同时又有不同的厂家和品牌，芯片型号非常多。 6.定制电路(ASIC) ：如果用户不想使用通用芯片，而是按自己的应用要求定制一款芯片，这种芯片就称为全定制芯片。二代身份证芯片就是典型的ASIC例子。有些整机厂商为自己的产品定制ASIC，避免采用通用芯片，一是为了保护产品的技术细节和诀窍，二是ASIC会更加适合自己产品的需要，三是只要产品能上量，就可以摊薄ASIC高昂的定制费用。 7.可编程逻辑器件(PLD) (包括PLD、PAL、GAL、FPGA等)：前面第1～6类芯片被称固定逻辑电路芯片，它们从代工厂生产出来后，功能就被固定下来，不能再进行任何大的改变。如果需要完善和升级，就要先修改设计，再交由代工厂重新生产。修改和重新生产的成本是很高的，只有需求量很大的芯片才按照固定逻辑电路的模式进行开发。需求数量少、有更新和升级可能的芯片，需要按照可编程逻辑器件的模式进行开发。 可编程逻辑器件(PLD)由工厂生产出来后，其功能还没有确定，需要设计人员按需求进行编程后，芯片才能表现出想要的功能。而且某些种类的PLD芯片还可以进行多次编程，十分适合要对芯片的功能进行完善和升级的应用场合，例如通信设备、移动通信基站等。 可编程逻辑器件在编程之前属于通用芯片，厂家可以批量生产，满足不同领域的应用需求。而在编程之后就变成了专用芯片，只满足某个具体领域的特殊应用。因此，PLD芯片也称为半定制芯片。 目前应用最广的是现场可编程门阵列(FPGA)，它特别适合用在用量不大，或者用量较大，但需要不断完善和升级的应用场合。它在通信、安防监控、自动控制、人工智能、军工与航天等领域，以及芯片设计的原型验证、算法与嵌入式系统开发等方面都有着广泛应用。 有人喜欢把ASIC和PLD进行对比，因为ASIC和编程后的PLD都是专用定制芯片。但它们有以下区别，一是前者是交由设计者和制造厂去定制，后者是自己编程定制；二是前者生产处理后，芯片功能不能改动，后者经编程后，芯片功能还可以完善和升级。三是前者生产定制代价很高，需要产品上量才行，后者定制成本很低，适合在小批量产品上使用。 二、模拟电路芯片 模拟电路是指用来对模拟信号进行检测、传输、变换、处理、放大等工作的电路。模拟电路中的元件除了晶体管外，还包括二极管、电阻、电容和电感等。其中，晶体管大多数不是像数字电路一样工作在开关状态，而是工作在线性状态。模拟电路芯片功能很多，种类也很多，很难成系列。与数字电路相比，模拟电路芯片的设计难度更大，需要更长时间的技术积累，对设计人员的要求更高。因此，模拟电路芯片和系统的设计人员的薪酬更高。 说明：这部分芯片举例图中给出了芯片的内部结构图，看似复杂，其实比数字芯片(例如CPU、GPU等)规模小很多，数字芯片中的晶体管数量多达数百～上百亿只，无法画出晶体管级的结构，只能画出大的功能模块。不要误认为模拟芯片比数字芯片结构复杂。 1.分立器件和模组(二极管、三极管、MOSFET、IGBT等)：这些器件和模组也是采用集成电路平面工艺制作而成，虽然封装成器件和模组的形式，外观不像一般的芯片，但它们也属于集成电路的范畴。分立器件内部的元件数量极少，但在设计和制造时，对其中元件参数的把控极其讲究。不像数字电路以功能为王，所有模拟电路都是以参数和性能为王。 2.电源电路：电源电路用于把200V50Hz交流电转换成不同输出电压和电流的直流电，作为各种电子产品和系统的电源。电源电路芯片种类很多，仅以常用的开关电源芯片为例，芯片型号竟多达300多种(其中DC/DC芯片160多种；AC/DC芯片60多种；电源控制器芯片30多种；充电控制器芯片50多种)。估计现有的电源芯片型号不下500种。 3.信号检测电路：用于检测微弱的电信号，经过滤波、放大等多种前端处理后，变成便于处理的大信号、或者数字信号。 4.滤波器：滤波电路用于信号的提取、变换或抗干扰。它是一种选频电路，可以使信号中特定的频率成分通过，同时极大地衰减其他频率成分。因此就有低通、带通和高通滤波器之分，也有无源和有源滤波器之分，滤波器芯片一般是有源滤波器。 5.转换电路：转换电路用于把电流信号转换成电压信号或将电压信号转换为电流信号；或者将直流信号转换为交流信号或将交流信号转换为直流信号；或者将直流电压转换成与之成正比的频率等。开关电源、稳压电路、电平转换、模拟-数字转换电路(ADC/DAC)等也是转换电路。ADC/DAC属于数模混合电路，故放在第三部分介绍。 6.信号发生器：信号发生电路用于产生正弦波、矩形波、三角波、锯齿波等。它主要包括各种函数信号发生器，特殊频率、波形和脉冲信号发生器等。根据应用需要，信号发生器产生的信号种类也在不断增加中。 7.放大器：放大电路用于对信号的电压、电流或功率进行放大。主要包括前置放大器、运算放大器和功率放大器(PA)等十多种放大器。而且根据信号频率高低，还可分为低频、中频、高频、射频等种类。而且,因应用场合不同，有不同的性能要求，会有不同种类的放大器名称。 三、数模混合电路 1.模-数转换器(ADC、DAC)：模拟-数字转换器(ADC)和数字-模拟转换器(DAC)芯片是现实世界与数字世界的电路接口，没有这些芯片就没有今天的数字化世界。这类芯片从通道数量、转换位宽、转换速率、精度等方面，可以有许多细分品种，芯片型号非常多。 2.光电转换电路：光电转换芯片是实现光通信和光电系统不可或缺的芯片种类。包括光电耦合器件、光电探测器二极管、光敏三极管、光敏电阻器等。 3.基带电路：手机基带芯片主要由微处理器、信道编码器、数字信号处理器、调制解调器和接口模块组成。它用来合成即将发射的基带信号，或对接收到的基带信号进行解码。目前，基带芯片只有高通、英特尔、三星、华为、联发科、展讯、中兴等少数公司可以设计生产。 4.调制解调器：调制解调芯片是实现调制、解调、或者二者兼而有之功能的芯片。调制是把变化着的基带信号转成对应变化着的载波的幅度(调幅)、或频率(调频)、或相位(调相)等模拟量。解调是把变化着的载波的幅度(调幅)、或频率(调频)、或相位(调相)等模拟量转成对应变化着的基带信号。调制解调芯片在无线电收发报机、无线广播电视、无线通信、宽带网络和光纤网络等方面广泛应用。 5.接口电路：接口电路是芯片内部件之间、芯片之间、芯片与外界之间、系统与系统之间的连接和转换的电路，它承担着系统的搭建任务，起着承上启下的重要作用。接口电路的细分种类非常多，非常繁杂。 6.传感器：传感器用来测量和感知现实世界中的各种物理量，例如磁力、运动、压力、温度、湿度、图像、声音等。传感器的细分种类非常多，一般是以器件而不是芯片的形式存在，即使有芯片也是封装在器件之内。 7.驱动器：驱动器芯片和器件的细分种类很多，从小到数码管、LCD和LED显驱动，中到电机驱动、半导体照明驱动，大到电力开关驱动、电动汽车和机车动力驱动，细分种类很杂，数量很多。 四、特种电路芯片 1.抗辐射军工宇航级电路：宇航级芯片不但要在工作温度上超过军品级芯片(-55℃～125℃)，而且要有抗辐射等方面的要求。军工宇航级芯片一般采用陶瓷封装和带保护屏蔽壳的封装方式。这些芯片在功能、性能、温度、抗辐射、可靠性等方面都要有绝佳表现，由于垄断程度很高，需求数量又较少，据说有些芯片售价高达50万～500万元/片。 2.射频功率电路：人们不断追求无线通信速度和质量，对无线传输的射频功率电路芯片和器件提出了严苛的要求。而且这些芯片和器件属于模拟电路，可以说它们是芯片皇冠上的明珠，只有靠长期研发投入和技术积累才能摘取，没有其它捷径可走。

一.电子元器件的分类 随着科学技术的发展，电子元器件的种类越来越多，大约有万余种。根据在电路中的作用不同，常用电子元器件可粗略地分为 17 类56个系列。 这17类分别是： 1.电阻：电阻器、电位器； 2.电容 3.电感 4.变压器 5.继电器 6.集成电路：稳压器（三端稳压器、五端稳压器、固定稳压器、可调稳压器、开关集成稳压器）、DC/DC变换器、运算放大器、厚膜电路（电源厚膜电路、功放厚膜电路）、数字电路（TTL集成电路、CMOS集成电路）、A/D、D/A转换电路、音乐电路、语言电路、专用电路（电视机用集成电路、遥控用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路）、555时基电路 7.二极管：普通二极管（整流、检波二极管）、单结晶体管、专用二极管（双向触发二极管、快恢复二极管、变容二极管、开关二极管） 8.保险元件：保险管、可恢复熔丝、熔断电阻器 9.三极管：普通三极管（低频三极管、高频三极管、大功率三极管、开关三极管、达林顿管）、场效应管（结型场效应管、绝缘栅型场效应管）、晶闸管 10.开关 11.接插件 12.石英晶体与陶瓷器件：石英晶体谐振器件、陶瓷滤波器与陷波器、声表面波器件 13.发光器件：发光二极管（普通发光二极管、电压型发光二极管、闪烁型发光二极管）、数码管、氖管、指示灯、显像管、液晶显示器、等离子显示器 14.片状器件：片状电阻器、片状电容器、片状电感器、片状二极管、片状三极管 15.电声器件：扬声器（低音扬声器、高音扬声器、全频带扬声器、号筒扬声器）、耳机（电磁式耳机、耳塞、动圈式耳机）、蜂鸣器（压电式蜂鸣器、电磁式蜂鸣器）、传声器（动圈式传声器、电容式传声器、驻极体扬声器） 16.敏感器件：温敏器件（热敏电阻器、温敏二极管、铂电阻元件）、光敏器件（硅光电池、光敏二极管、光敏三极管）、湿敏器件、力敏器件、磁敏器件、气敏器件、电压敏感器件（压敏电阻器、瞬态电压抑制二极管） 17.传感器：温度传感器、紫外线传感器、光电耦合器、应变式力传感器、电感式接近传感器、磁补偿式电流传感器、霍尔传感器、热释电红外传感器、红外光电开关。 二.电子元器件的作用 任何一种电子设备或电子装置都是由电子元器件组成的，它们在电路中起着不同的作用，共同完成某种特定的“任务”。概括起来讲，电子元器件在电路中有十大作用。 1、电压交换 这里所说的电压交换有 3 方面的含义。 ①电压高、低变换。将交流或直流高电压变换为需要的低电压，或者将交流或直流低电压变换为需要的高电压。对交流电压进行高、低变换一般需要使用变压器，对直流电压进行高、低变换则需要较为复杂的电子线路。 ②交、直流变换，即将市电 220V 通过整流、滤波变换为电子线路（简称电路）所需要的直流电压或是将直流电通过逆变装置变换为交流电压，例如轿车修理中将蓄电池的直流 12V 变换为交流220V。 ③稳压。利用稳压器件或稳压电路，将电压不太稳定的直流或交流电压变为非常稳定的电压，前者称为直流稳压，后者称为交流稳压。 2、产生符合特定要求的交流信号 无论在广播电视技术中，还是在通信技术、微电脑技术中，经常需要幅度或频率符合特定要求的交流信号，例如20～2 000Hz的音频信号、525～1 620kHz 的高频信号、48～958MHz 的超高频或甚高频信号以及不同频率和波形的脉冲信号。离散性的数字信号等，这些信号均由各种类型的振荡电路产生。 3、信号放大 收音机接收的广播信号、电视机接收的超高频或甚高频电视信号都是很微弱的。欲得到洪亮的广播声音和清晰的电视图像，都必须利用放大电路对来自空中的极其微弱的广播信号、电视信号进行放大。从事电子技术工作中遇到最多的就是各种类型的放大电路。 4、信号变换 在电子技术的应用中，有时需要将信号的幅度、频率和相位进行变换，以适应某种要求，这就是通常所说的调幅、调频及调相。平时收听的中波广播是调幅信号；收听的调频广播是调频信号；收看的电视广播，其中图像部分是调幅信号而伴音部分是调频信号；调相技术则在卫星电视广播中应用较多。与此相对应，有时需要将信号的幅度、频率或相位进行反变化，即将调幅、调频或调相信号“恢复”其本来“面目”，这在技术上称为解调制——简称解调。通常，将调幅信号的解调称为检波，将调频信号的解调称为鉴频，将调相信号的解调称为鉴相或相位检波。 5、通断或大小控制 在实际的生产、生活中，通过电路实现对某些物理量（或现象）的控制的情况很普遍。通常控制有两种类型：一种是通断控制，另一种是大小或强弱控制。例如，电路的接通与断开，信号的产生与停止，程序的运行与中断等，属于物理量的通断控制；信号频率的变高或降低，音量的增大或减小，电视画面的变亮或变暗等，属于大小或强弱控制。 6、电路工作状态的反馈与监测 随着电子技术的发展，电路工作状态的反馈、监测与保护措施已相当成熟，广泛应用于家电设备、工业自动控制及微电脑技术等领域。例如，空调运行中的自动降温、除霜、停机，计算机运行中的中断、搜索，电视机画面亮度的自动调整，工业生产中广泛应用的时序控制等。 7、故障或事故的预防与保护 以彩色电视机中的电源为例，一般均设有过流、过压、过热保护。当电路消耗的功率过大或电压过高、器件温度过热时，自动切断电源或改为半压工作，可对事故的发生或扩大起到有效的预防作用，从而对关键器件、贵重器件起到保护作用。 8、物理量的转换 在电子技术中，使用着各种各样的物理量转换器件。例如，利用话筒将声音信号转换为音频电信号，利用显像管将图像电信号转换为光信号，利用湿敏器件将湿度信号转变为湿度电信号，利用压敏器件将机械压力转变为压力电信号等。这些专门用于不同物理量间转换的器件已形成一个相当大的系列，一般称之为传感器。 9、物理量的显示 物理量的显示也可以理解为物理量的转换。例如，利用发光二极管显示电信号的有无或电路的工作情况，用数码管显示数字，利用液晶屏或等离子屏显示电视图像，利用示波管显示电信号的波形，利用音响器产生声音等。 10、物理量的计量 目前电子式计量仪表已广泛应用于工农业生产及人们的日常生活中，大有取代传统指针式计量仪表之势。例如，数字式万用表、数字式电度表、数字式温度表、数字式各种流量表、电子秤等。这些数字式计量（测量）仪表具有精度高、体积小、使用方便、可实现远程计量等优点，其内部的关键结构均是由电子元器件组成的测量电路。 上面粗略介绍了电子元器件在电路中的十大作用。其目的是，在选用电子元器件时应根据它在电路中具体起的作用，以决定选用哪个系列、哪一种型号或哪一种规格。 要想真正灵活使用电子元器件、充分发挥每一个元件的作用，就必须像了解朋友一样把他们了解透彻。

半导体用于集成电路，消费电子，通信系统，光伏发电，照明应用，大功率功率转换和其他领域。半导体是介于导体与绝缘体之间的材料。但半导体有个特性是导体和绝缘体所没有的，那就是可以做成两种不同特性的基片，再把这两种基片结合到一起就可体现绝缘和导体交替的特性，如二极管反向绝缘，正向导电，三极管通过一个控制端可让其导电就导电，让其绝缘就绝缘。 半导体的作用是可以通过改变其局部的杂质浓度来形成一些器件结构，这些器件结构对电路具有一定控制作用，比如二极管的单向导电，比如晶体管的放大作用。 半导体分类和性能 （1）元素半导体。元素半导体是指由单个元素组成的半导体，其中硅和硒的研究相对较早。它是一种具有相同元素半导体特性的固体材料，容易受到痕量杂质和外部条件引起的变化的影响。目前，只有硅和锗具有良好的性能并被广泛使用。硒用于电子照明和光电领域。硅被广泛用于半导体工业中，主要受二氧化硅的影响，可以在器件生产中形成掩模，可以提高半导体器件的稳定性，有利于自动化工业生产。 （2）无机复合半导体。无机复合材料主要由单个元素作为半导体材料组成。当然，也存在由多种元素组成的半导体材料。主要的半导体特性是I组和V，VI和VII组。第II组和第IV，V，VI和VII组；III组和V，VI；IV和IV，VI；V和VI; VI和VI组合的化合物，但受元素特性和生产方法的影响，并非所有化合物都能满足半导体材料的要求。该半导体主要用于高速设备。InP制造的晶体管比其他材料快，并且主要用于光电集成电路和抗核辐射设备。对于具有高导电率的材料，它们主要用于LED和其他方面。 （3）有机化合物半导体。有机化合物是指分子中含有碳键的化合物。有机化合物和碳键彼此垂直以形成导带。通过化学加成，它可以进入能带，从而产生电导率并形成有机化合物半导体。与以前的半导体相比，该半导体具有低成本，良好的溶解性和易于加工轻质材料的特征。电导率可以通过控制分子来控制，具有广泛的应用范围，主要用于有机薄膜，有机照明等。 （4）非晶半导体。它也被称为非晶半导体或玻璃半导体，属于一类半导体材料。像其他非晶材料一样，非晶半导体具有短程有序和长程无序结构。它主要通过改变原子的相对位置并改变原始的周期性排列来形成非晶硅。晶态和非晶态主要与原子排列是否具有长序不同。难以控制非晶半导体的性能。随着技术的发明，非晶半导体开始被使用。该生产工艺简单，主要用于工程领域，对光的吸收效果好，主要用于太阳能电池和液晶显示器。 （5）本征半导体。没有杂质和晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低的温度下，半导体的价带已满。在热激发之后，价带中的一些电子将穿过禁带并以更高的能量进入空带。空带中的电子成为导带。没有电子会形成带正电荷的空位，称为空穴。空穴传导不是实际的运动，而是等效的运动。当电子导电时，电荷相等的空穴将沿相反的方向移动。 它们在外部电场的作用下产生定向运动，以形成宏观电流，分别称为电子传导和空穴传导。 通过电子-空穴对的生成而形成的这种混合电导率称为本征电导率。导带中的电子落入空穴，并且电子-空穴对消失，这称为复合。重组期间释放的能量变为电磁辐射（发光）或晶格热振动能量（加热）。在一定温度下，电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡。此时，半导体具有一定的载流子密度并因此具有一定的电阻率。当温度升高时，将产生更多的电子-空穴对，载流子密度将增加，并且电阻率将降低。没有晶格缺陷的纯半导体的电阻率相对较大。 AMEYA温馨提示文章来源：网络，如有侵权请联系删除！

晶体二极管晶体二极管的基本结构是由一块 P型半导体和一块N型半导体结合在一起形成一个 PN结。在PN结的交界面处，由于P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子要相互向对方扩散而形成一个具有空间电荷的偶极层。这偶极层阻止了空穴和电子的继续扩散而使PN结达到平衡状态。当PN结的P端（P型半导体那边）接电源的正极而另一端接负极时，空穴和电子都向偶极层流动而使偶极层变薄，电流很快上升。如果把电源的方向反过来接，则空穴和电子都背离偶极层流动而使偶极层变厚，同时电流被限制在一个很小的饱和值内（称反向饱和电流）。因此，PN结具有单向导电性。 此外，PN结的偶极层还起一个电容的作用，这电容随着外加电压的变化而变化。在偶极层内部电场很强。当外加反向电压达到一定阈值时，偶极层内部会发生雪崩击穿而使电流突然增加几个数量级。利用PN结的这些特性在各种应用领域内制成的二极管有：整流二极管、检波二极管、变频二极管、变容二极管、开关二极管、稳压二极管（曾讷二极管）、崩越二极管（碰撞雪崩渡越二极管）和俘越二极管（俘获等离子体雪崩渡越时间二极管）等。此外，还有利用PN结特殊效应的隧道二极管，以及没有PN结的肖脱基二极管和耿氏二极管等。 双极型晶体管它是由两个PN结构成，其中一个PN结称为发射结，另一个称为集电结。两个结之间的一薄层半导体材料称为基区。接在发射结一端和集电结一端的两个电极分别称为发射极和集电极。接在基区上的电极称为基极。在应用时，发射结处于正向偏置，集电极处于反向偏置。通过发射结的电流使大量的少数载流子注入到基区里，这些少数载流子靠扩散迁移到集电结而形成集电极电流，只有极少量的少数载流子在基区内复合而形成基极电流。集电极电流与基极电流之比称为共发射极电流放大系数。在共发射极电路中，微小的基极电流变化可以控制很大的集电极电流变化，这就是双极型晶体管的电流放大效应。双极型晶体管可分为NPN型和PNP型两类。 场效应晶体管它依靠一块薄层半导体受横向电场影响而改变其电阻（简称场效应），使具有放大信号的功能。这薄层半导体的两端接两个电极称为源和漏。控制横向电场的电极称为栅。 根据栅的结构，场效应晶体管可以分为三种： ①结型场效应管（用PN结构成栅极）；②MOS场效应管（用金属-氧化物－半导体构成栅极，见金属－绝缘体－半导体系统）；③MES场效应管（用金属与半导体接触构成栅极）;其中MOS场效应管使用最广泛。尤其在大规模集成电路的发展中，MOS大规模集成电路具有特殊的优越性。MES场效应管一般用在GaAs微波晶体管上。 在MOS器件的基础上，又发展出一种电荷耦合器件 （CCD），它是以半导体表面附近存储的电荷作为信息，控制表面附近的势阱使电荷在表面附近向某一方向转移。这种器件通常可以用作延迟线和存储器等；配上光电二极管列阵，可用作摄像管。 AMEYA360皇华温馨提示：文章来源网络http://www.ameya360.com/hangye/105027.html，仅供学习，如有侵权请联系删除！

常用电子元器件有哪些?你认识几个?对于从事电子行业的工程师来说，电子元器件是每天都需要去接触，每天都需要用到的，但其实里面的门门道道很多工程师未必了解。这里列举出工程师门常用的十大电子元器件，及相关的基础概念和知识，和大家一起温习一遍。 一、电阻作为电子行业的工作者，电阻是无人不知无人不晓的。它的重要性，毋庸置疑。人们都说“电阻是所有电子电路中使用最多的元件。”电阻，因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。没有电阻或电阻很小的物质称其为电导体，简称导体。不能形成电流传输的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。 在物理学中，用电阻(Resistance)来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。电阻元件的电阻值大小一般与温度有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。 电阻在电路中用“R”加数字表示，如：R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。 二、电容电容(或电容量，Capacitance)指的是在给定电位差下的电荷储藏量;记为C，国际单位是法拉(F)。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上;造成电荷的累积储存，最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称。 1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。容抗XC=1/2πfc(f表示交流信号的频率，C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。 2、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示，其它单位还有：毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。 三、晶体二极管晶体二极管(crystaldiode)固态电子器件中的半导体两端器件。这些器件主要的特征是具有非线性的电流-电压特性。此后随着半导体材料和工艺技术的发展，利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，研制出结构种类繁多、功能用途各异的多种晶体二极管。制造材料有锗、硅及化合物半导体。晶体二极管可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换等。 晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：D5表示编号为5的二极管。 1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。 2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极(负极)，在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极)，也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。 3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。 四、稳压二极管稳压二极管(又叫齐纳二极管)，此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。 1、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。 2、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。 五、电感电感：当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。我们把这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利”(H)。也可利用此性质制成电感元件。 电感在电路中常用“L”加数字表示，如：L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小;当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。如：棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。 电感的基本单位为：亨(H)换算单位有：1H=103mH=106uH。 六、变容二极管变容二极管(Varactor Diodes)又称“可变电抗二极管”。是一种利用PN结电容(势垒电容)与其反向偏置电压Vr的依赖关系及原理制成的二极管。 管变容二极管是根据普通二极管内部“PN结”的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。 变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差：(1)发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。(2)变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。 七、晶体三极管晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。 晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。 1、特点：晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。电话机中常用的PNP型三极管有：A92、9015等型号;NPN型三极管有：A42、9014、9018、9013、9012等型号。 2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。 八、场效应管场效应晶体管(Field Effect Transistor缩写(FET))简称场效应管。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。 1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。 2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。 3、场效应管与晶体管的比较(1)场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管;而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。 (2)场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。 (3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 (4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。 九、传感器传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾)，并将探知的信息传递给其他装置或器官。 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。AD5262BRUZ200传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 “传感器”在新韦式大词典中定义为： “从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器-Transducer”来称谓“传感器-Sensor”。 十、变压器变压器(Transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。 在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。变压器的功能主要有：电压变换;电流变换，阻抗变换;隔离;稳压(磁饱和变压器)等。以上就是常用电子元器件，希望能给大家帮助。 文章来源：http://www.ameya360.com/hangye/105026.html，如有侵权请联系删除