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了解完分立器件,小信号器件和功率器件又是什么?

发表时间:2022-06-29
来源:网络整理
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昨天我们讲到分立器件和集成电路的区别,今天我们来重点了解一下分立器件的结构和功能。

分立器件是指具有单独功能且功能不能拆分的电子器件。分立器件主要由芯片、引线/框架、塑封外壳几部分组成,其中芯片决定器件功能,诸如整流、稳压、开关、保护等,引线/框架实现芯片与外部电路的连接以及热量的导出,塑封外壳则为芯片及内部结构提供保护,保证其功能的稳定实现,并与散热等核心性能高度相关。

分立器件的产品分类

半导体分立器件按照芯片结构和功能可区分为二极管、三极管,以及由其通过一定方式连接形成的器件(如整流桥)。半导体产业起步于上世纪50年代,在发展历程中,半导体二极管双极型晶体管(BJT)、场效应晶体管(Power-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等先后出现,一般将双极型晶体管、场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管统称为三极管。

随着半导体产业的逐步发展,对芯片供电mA级别的电流需求、产品良率及成本制约下小功率器件无法集成、下游产品对半导体分立器件体积要求越来越苛刻等问题逐步凸显,无论是二极管还是三极管,在制造工艺上均面临突破上述发展瓶颈的需要。

为解决上述问题,体积较小且通过电流较小的“小信号器件”概念开始被单独列出,并形成了一系列专业的工艺方法,用于各类二极管、三极管的生产。

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随着小信号器件概念的出现,半导体分立器件按照功率、电流指标划分出了小信号器件及功率器件两大类世界半导体贸易统计协会(WSTS)将小信号器件定义为耗散功率小于1W(或者额定电流小于1A)的分立器件,而耗散功率不小于1W(或者额定电流不小于1A)的分立器件则归类为功率器件中国电子技术标准化研究院2019年11月发布的最新《功率半导体分立器件产业及标准化白皮书(2019版)》将分立器件划分为小信号器件和功率器件。因此依据功率和电流对分立器件进行划分是业内通用的分类方法。


小信号器件与功率器件在生产工艺和产品应用方面存在显著差异。

小信号器件芯片尺寸和封装尺寸均较小,对生产作业控制精度机械化自动化要求很高,并由于产品组件比较脆弱,需要在生产过程中给予很好的保护,同时其电性参数值均比较小,因此要求测试系统能够快速分辨出微小的电量变化,具备较高的测试精度。

小信号分立器件额定功率低,可以满足小电流电路的功能需求,将其与电阻、电容、电感等多种元器件进行合理的组合连接,可构成具有不同功能的电路,这些电路可实现对电路的开闭控制与续流,对调制信号的建波、限幅、钳位,对电路的稳压及脉冲、静电保护等多种功能。

而功率器件芯片尺寸和封装尺寸都比较大,要求芯片与框架接触良好、封装体有较好的散热能力、封装应力尽可能小、测试过程中能够提供大电流高电压、并进行不同测试参数条件下自动比对筛选。因为功率器件主要用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上)

由于前述差异,在半导体产业逐步专业化发展的过程中,电子元器件在生产工艺及产品应用方面的差异程度超出了其在芯片结构及功能方面本身的差异,小信号器件、功率器件的概念逐步被普遍接受。