Altium第十一

1、常用電子元器件的物理封裝何賓何賓2013.112Copyright 2009 Altium Limited學習內(nèi)容和目標p 電阻元件特性及封裝p 電容元件特性及封裝p 電感元件特性及封裝p 二極管元件特性及封裝p 三極管元件特性及封裝p 集成電路元件特性及封裝。3Copyright 2009 Altium Limited學習內(nèi)容和目標 通過這個部分內(nèi)容的學習，掌握各種電子元器件在電子系統(tǒng)中的作用，以及不同封裝對電氣特性的影響，為后續(xù)自定義元件設計、原理圖設計和PCB圖設計打下基礎。4Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝n 電阻元件的分類對電阻主要從材料、

2、功率和精度等方面進行分類，下面詳細介紹了這些分類方法。 薄膜電阻的外觀5Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝1按材料對電阻進行分類（1）薄膜電阻碳膜電阻RT穩(wěn)定性較高，噪聲也比較低。一般在無線電通訊設備和儀表中做限流、阻尼、分流、分壓、降壓、負載和匹配等用途。金屬膜RJ和金屬氧化膜電阻RY用途和炭膜電阻一樣，具有噪聲低，耐高溫，體積小，穩(wěn)定性和精密度高等特點。如圖所示，通常底色是米色是碳膜電阻，底色是天藍色是金屬膜電阻。 薄膜電阻的外觀6Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝（2）實心電阻具有成本低，阻值范圍廣，容易

3、制作等特點，但阻值穩(wěn)定性差，噪聲和溫度系數(shù)大。如圖給出了實心電阻的外觀。7Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝（3）繞線電阻有固定和可調(diào)式兩種。特點是穩(wěn)定、耐熱性能好，噪聲小、誤差范圍小。一般在功率和電流較大的低頻交流和直流電路中做降壓、分壓、負載等用途。額定功率大都在1W以上。下圖給出了繞線電阻的外觀。8Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝（4）貼片電阻如右圖所示，貼片電阻的特點主要有：體積小，重量輕。適應再流焊與波峰焊。電性能穩(wěn)定，可靠性高。裝配成本低，并與自動裝貼設備匹配。機械強度高、高頻特性優(yōu)越。9Copy

4、right 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝（5）敏感電阻敏感電阻主要包含：熱敏MZ/MF、濕敏MS、光敏MG、壓敏MY、力敏ML、磁敏MC和氣敏MQ等。如下圖給出了敏感電阻的外觀圖。10Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝2. 排電阻排電阻器，簡稱排阻，是一種將按一安規(guī)律排列的分立電阻器集成在一起的組合型電阻器，也稱集成電阻器或電阻器網(wǎng)絡。電阻元件特性及封裝電阻元件阻值表示方法電阻阻值的表示有三種方法：色環(huán)表示法、數(shù)字索位表示法和E96數(shù)字代碼字母混合標稱法。1色環(huán)標稱法色標法是用色環(huán)或色點(大多用色環(huán))來表示電阻器的標稱阻值、

5、允許誤差。電阻元件特性及封裝2數(shù)字索位標稱法數(shù)字索位標稱法就是在電阻體上用三位數(shù)字來標明其阻值。典型的，矩形片狀電阻采用這種標稱法。它的第一位和第二位為有效數(shù)字，第三位表示在有效數(shù)字后面所加“0”的數(shù)這一位不會出現(xiàn)字母。例如：472表示4700；151表示150。如果是小數(shù)則用R表示小數(shù)點，并占用一位有效數(shù)字，其余兩位是有效數(shù)字。例如：2R4表示24，R15表示015。電阻元件特性及封裝3E96系列數(shù)字代碼與字母混合標稱法數(shù)字代碼與字母混合標稱法也是采用三位標明電阻阻值，即：兩位數(shù)字加一位字母。其中兩位數(shù)字表示的是E96系列電阻代碼。它的第三位是用字母代碼表示的倍率。例如：查表可知，51D表示

6、332103，即332k”；249Y表示24910-2，即2.49。Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝n 電阻元件物理封裝的表示1. 直插式單個電阻元件的PCB封裝直插式電阻PCB封裝為AXIAL-xx形式（比如AXIAL-0.3、AXIAL-0.4），后面的xx代表焊盤中心間距為xx英寸，單位為英寸。這個尺寸肯定比電阻本身要稍微大一點點。下表給出了常見直插式電阻封裝與功率常見封裝。Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝如下圖所示，典型的，Altium Designer提供的直插式電阻的PCB封裝為AXIAL-0.

7、3。該封裝默認的焊盤直徑為62mil，焊孔直徑為32mil。Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝另外很多熱敏、壓敏、光敏、濕敏電阻的封裝很像電容，或看起來根本不像個電阻器。因此，對于這類電阻可以參照下文的無極電容封裝來設計，例如：RAD-0.2等等。而可調(diào)式電阻器封裝也很有特點，比如：引導的獨特性，很多引腳寬度也不能使用傳統(tǒng)的圓形，一般都不能按照上述封裝進行，需要遵照產(chǎn)品手冊進行單獨設計。Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝n 貼片式單個電阻元件的PCB封裝貼片電阻電容常見封裝有9種（電容指無級貼片），有英制和公制

8、兩種表示方式。英制表示方法是采用4位數(shù)字表示的EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會)代碼，前兩位表示電阻或電容長度，后兩位表示寬度，以英寸為單位。實際上公制很少用到，公制代碼也由4位數(shù)字表示，其單位為毫米，與英制類似。Copyright 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝n 排電阻元件的PCB封裝使用排阻，減小了占用PCB的空間而且方便安裝。1. SIP直插式排阻引腳總是奇數(shù)的，其左端有一個公共端（用白色圓點表示），內(nèi)部電阻不相互獨立。常見的此種排阻有4、7、8個獨立電阻，故其引腳對應為5、8、9個，即電阻數(shù)加1個。經(jīng)常作為上拉電阻使用。需要注意，單列排阻有方向性。Copyright

9、 2009 Altium Limited電阻元件特性及封裝2.貼片式雙列排阻如下圖所示，貼片式排阻的引腳總是偶數(shù)的。沒有公共端，內(nèi)部電阻相互獨立，常見排阻有4個電阻，故有8個引腳，即電阻數(shù)的2倍。經(jīng)常作為限流電阻使用。Copyright 2009 Altium Limited電容元件特性及封裝 電容器是由兩個金屬電極，中間夾一層電介質(zhì)構成的電子元件。簡單地講，電容器是儲存電荷的容器，即儲能元件。n 電容元件的作用電容的主要作用是通交流、隔直流。電容器通常起濾波、旁路、耦合、去耦、移相等電氣作用。1.旁路 旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負載需求。就像小型可

10、充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進行放電。Copyright 2009 Altium Limited電容元件特性及封裝2.去耦去耦電容就是起到一個電池的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾，在電路中進一步減小電源與參考地之間的高頻干擾阻抗。旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這應該是他們的本質(zhì)區(qū)別。Copyright 2009 Altium Limited電容元件特性及封裝3.濾波假設電容為純電容，從理論上來講，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實際上，超過1F 的電容大多為電解電容，有很大的電感成份。

11、所以，頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)了一個小電容，這時大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。Copyright 2009 Altium Limited電容元件特性及封裝4. 儲能儲能型電容器通過整流器收集電荷，并將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40450VDC、電容值在220150 000F 之間的鋁電解電容器，是比較常用的。Copyright 2009 Altium Limited電容元件特性及封裝n 電容元件正負極判斷p 如下圖所示，圖左側電解電容外面有一條很粗的白線，白線里面有一行負號，那邊的一級就是負

12、極。另一邊就是正極。p也有用引腳長短來區(qū)別正負極長腳為正，短腳為負。p電容上面有標志的黑塊為負極。p在PCB上電容位置上有兩個半圓，涂顏色的半圓對應的引腳為負極。電容元件特性及封裝p當我們不知道電容的正負極時，可以用萬用表來測量。方法是兩表筆分別接觸兩電極，每次測時先把電容器放電。電阻大的那次，黑筆接的那一極是正極。Copyright 2009 Altium Limited電容元件特性及封裝 如下圖所示，圖右側貼片電容正負極區(qū)分：一種是常見的鉭電容，為長方體形狀，有“-”標記的一端為正；另外還有一種銀色的表貼電容，是鋁電解。上面為圓形，下面為方形，在光驅(qū)電路板上很常見。 這種電容則是有“-”標

13、記的一端為負。Copyright 2009 Altium Limited電容元件特性及封裝n 電容元件PCB封裝的表示1.無極性電容無極性電容在電路原理中的符號是CAP。在PCB中常選用RAD系列的封裝Copyright 2009 Altium Limited電容元件特性及封裝2.有極性電容有極性電容也就是平時所稱的電解電容，一般我們平時用的最多的為鋁電解電容，由于其電解質(zhì)為鋁，所以其溫度穩(wěn)定性以及精度都不是很高。有極性電容在電路原理圖中的符號名稱為ELECTRO1和ELECTRO2。Copyright 2009 Altium Limited電感元件特性及封裝 電感器是一種非線性元件，可以儲存

14、磁能。由于通過電感的電流值不能電感器是一種非線性元件，可以儲存磁能。由于通過電感的電流值不能突變，所以，電感對直流電流短路，對突變的電流呈高阻態(tài)。常用于突變，所以，電感對直流電流短路，對突變的電流呈高阻態(tài)。常用于LCLC濾波器濾波器、LCLC振蕩器振蕩器, ,扼流圈、變壓器、繼電器、交流負載、調(diào)諧、補償、偏轉等。扼流圈、變壓器、繼電器、交流負載、調(diào)諧、補償、偏轉等。n 電感元件的分類電感元件的分類電感元件的分類主要包括兩類，即：一類是應用自感作用的電感線圈；另電感元件的分類主要包括兩類，即：一類是應用自感作用的電感線圈；另一類是應用互感作用的變壓器。一類是應用互感作用的變壓器。Copyrigh

15、t 2009 Altium Limited電感元件特性及封裝n 電感元件電感值標注方法電感元件電感值標注主要有以下幾種方法：直標法、文字符號法、數(shù)碼法和色標法。1.直標法 如下圖所示，在采用直標法時，直接將電感量標在電感器外殼上，并同時標允許偏差。Copyright 2009 Altium Limited電感元件特性及封裝2.文字符號法 用文字符號表示電感的標稱容量及允許偏差，當其單位為H時用R作為電感的文字符號，其它與電阻器的標相同。如下圖所示，該電感元件的電感量為4.7H，偏差為10% 。Copyright 2009 Altium Limited電感元件特性及封裝3.數(shù)碼法電感的數(shù)碼標示法

16、與電阻器一樣，前面的兩位數(shù)為有效數(shù)，第三位為倍乘，單位為H。如下圖所示，該電感元件的電感量表示為68102=6800H，其偏差為20%。Copyright 2009 Altium Limited電感元件特性及封裝n 電感元件的主要參數(shù) 電感元件的主要參數(shù)包括：電感量、允許偏差、耐壓值等。Copyright 2009 Altium Limited電感元件特性及封裝n 電感元件PCB封裝的表示功率電感封裝以骨架的尺寸做封裝表示：（1）貼片用橢柱型表示方法，如：5.8（5.2）4，表示：長徑為5.8mm，短徑為5.2mm，高為4mm的電感。（2）插件用圓柱型表示方法，如：68，表示：直徑為6mm，高

17、為8mm的電感。Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置，只允許電流由單一方向流過。常用于整流、開關、限幅、續(xù)流、檢波、阻尼、顯示、穩(wěn)壓、觸發(fā)等。Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝n 二極管元件的分類1.按用途不同分整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、光電二極管、發(fā)光二極管、開關二極管、快速恢復二極管等。（1）整流二極管整流二極管是將交流電轉變（整流）成脈動直流電的二極管，它利用二極管的單向?qū)щ娦怨ぷ鳌opyright 2009 Altium Limited二極管

18、元件特性及封裝（2）檢波二極管檢波二極管是用于把在高頻載波上的低頻信號卸載下來（去載）的器件，具有較高的檢波效率和良好的頻率特性。下圖給出了常見檢波二極管的外形結構。Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝（3）開關二極管開關二極管是利用半導體二極管的單向?qū)щ娦?，即：導通時相當于開關閉合（電路接通）；截止時相當于開關打開（電路切斷），而特殊設計制造的一類二極管。Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝（4）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管又稱齊納二極管，是利用硅二極管的反向擊穿特性（雪崩現(xiàn)象）來穩(wěn)定直流電壓的，根據(jù)擊穿電壓來決定穩(wěn)

19、壓值。因此，需要注意的是，穩(wěn)壓二極管是加反向偏壓的。穩(wěn)壓二極管主要用于穩(wěn)壓電源中的電壓基準電路或過壓保護電路中。下圖給出了常見穩(wěn)壓二極管的外形結構。Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝（5）快速恢復二極管快恢復二極管是一種開關特性好、反向恢復時間短的二極管。主要應用于開關電源、PWM脈寬調(diào)制器及變頻器等電子電路中。如下圖給出了常見快恢復二極管外形結構Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝n 二極管元件的識別和檢測 1. 二極管元件的識別晶體二極管在電路中常用VD加數(shù)字表示，如：VD5表示編號為5的二極管。Copy

20、right 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝（1）如下圖所示，小功率二極管的負極通常在表面用一個色環(huán)標出；有些二極管也采用“P”、“N”符號來確定二極管極性，其中：“P”表示正極，“N”表示負極。金屬封裝二極管通常在表面印有與極性一致的二極管符號。發(fā)光二極管則通常用引腳長短來識別正負極，長腳為正，短腳為負。Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝2. 二極管的檢測用數(shù)字萬用表的二極管擋檢測二極管時，將數(shù)字萬用表置在二極管擋，然后將二極管的負極與數(shù)字萬用表的黑表筆相接，正極與紅表筆相接，此時顯示屏上即可顯示二極管正向壓降值。Copy

21、right 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝n 二極管元件的主要參數(shù)二極管元件的主要參數(shù)包括：額定正向工作電流、最大浪涌電流、最高反向工作電壓、反向電流、反向恢復時間和最大功率。n 二極管元件PCB封裝的表示二極管元件主要有直插式、貼片式兩種。二極管根據(jù)種類在原理圖中的符號常見有DIODE、DIODE SHOTTIKY、DIODE TUNNEL、ZENER1、ZENERE2、ZENERE3等。二極管元件特性及封裝1.直插式的二極管元件如下圖所示，其中：陽極對應A，陰極對應K。在Altium Designer軟件的PCB庫中，經(jīng)常選用DIODE0.4和DIODE0.7系

22、列的封裝，其中：0.4指兩焊盤之間的距離。Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝2.貼片式二極管元件下面給出了常見貼片二極管的封裝和參數(shù)。Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝Copyright 2009 Altium Limited二極管元件特性及封裝二極管元件特性及封裝Copyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝n 三極管元件的分類晶體三極管的種類很多，分類方法也有多種。下面按用途、頻率、功率、材料等進行分類。1.按材料和極性分（1）硅材料的NPN與PNP三極管（2）鍺材料的N

23、PN與PNP三極管。Copyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝2. 按用途分分為高、中頻放大管、低頻放大管、低噪聲放大管、光電管、開關管、高反壓管、達林頓管、帶阻尼的三極管等。3.按功率分分為小功率三極管、中功率三極管、大功率三極管。4.按工作頻率分分為低頻三極管、高頻三極管和超高頻三極管。Copyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝n 三極管元件的識別和檢測1. 將數(shù)字萬用表撥至二極管檔，紅表筆固定任接某個引腳，用黑表筆依次接觸另外兩個引腳，如果兩次顯示值均小于1V或都顯示溢出符號“OL”或“1”，若是PNP型三極管，則紅

24、表筆所接的引腳就是基極B。如果在兩次測試中，一次顯示值小于1V，另外一次顯示溢出符號“OL”或“1”（視不同的數(shù)字萬用表而定），則表明紅表筆接的引腳不是基極B，此時應改換其他引腳重新測量，直到找出基極為止。Copyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝2.用紅表筆接基極，用黑表筆先后接觸其他兩個引腳，如果顯示屏上的數(shù)值都顯示為0.6-0.8V，則被測管屬于硅NPN型中、小功率三極管；如果顯示屏上的數(shù)值都顯示為0.4-0.6V，則被測管屬于硅NPN型大功率三極管。其中，顯示數(shù)值較大的一次，黑表筆所接的電極為發(fā)射極。在上述測量過程中，如果顯示屏上的數(shù)值都顯示都小于0

25、.4V，則被測管屬于鍺三極管。Copyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝n 三極管元件的主要參數(shù)三極管元件的主要參數(shù)包括：特征頻率fT當f= fT時，三極管完全失去電流放大功能。如果工作頻率大于fT，電路將不正常工作。工作電壓或電流用這個參數(shù)可以指定該晶體管的電壓和電流使用范圍。Copyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝電流放大倍數(shù)hFE集電極發(fā)射極反向擊穿電壓，表示臨界飽和時的飽和電壓VCEO。 最大允許耗散功率PCMCopyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝n 三極管元件的PCB封裝

26、的表示1.直插式三極管如下圖所示，常見直插式的三極管封裝有TO-18（普通三極管），TO-22（大功率三極管），TO-3（大功率達林頓管）等。Copyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝Copyright 2009 Altium Limited三極管元件特性及封裝2.貼片型三極管貼片三極管的封裝常見為小外形晶體管（Small Outline Transistor，SOT）封裝，比如：SOT-23、SOT-1123、SOT732、SC-70、SC-88、SC-89等。三極管元件特性及封裝Copyright 2009 Altium Limited集成電路芯片特性及

27、封裝半導體集成電路的數(shù)量很多，封裝形式更是無數(shù)，主要形式有貼片式和直插式兩種：（1）常用的直插式封裝雙列直插DIP系列和引腳柵格陣列PGA系列等。（2）常用的貼片式封裝PLCC、QUAD、SOJ、BGA、SPGA等系列，其中：QUAD包含QFP、TQFP、SQFP等子系列。Copyright 2009 Altium Limited集成電路芯片特性及封裝1雙列直插形式封裝 （Dual inline Package，DIP） 下圖給出了一個典型的DIP封裝外形圖Copyright 2009 Altium Limited集成電路芯片特性及封裝2單列直插式封裝（Signal in line packa

28、ge，SIP）如下圖所示，SIP引腳從封裝一個側面引出，排列成一條直線。通常，它們是通孔式的，管腳插入印刷電路板的金屬孔內(nèi)。當裝配到印刷基板上時封裝呈側立狀。Copyright 2009 Altium Limited集成電路芯片特性及封裝3四側引腳扁平封裝（Quad Flat Package，QFP）下圖給出了QFP的封裝外型，其引腳從四個側面引出呈海鷗翼(L)型。圖給出了一個典型的QFP封裝的外型尺寸。一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在100以上。Copyright 2009 Altium Limited集成電路芯片特性及封裝其特點主要包括：（1）該技術實現(xiàn)的引腳

29、之間距離很小，管腳很細。（2）該技術封裝時操作方便，可靠性高。（3）其封裝外形尺寸較小，寄生參數(shù)減小，適合高頻應用。Copyright 2009 Altium Limited集成電路芯片特性及封裝集成電路芯片特性及封裝4小外形封裝 (Small Out-Line Package，SOP) 如下圖所示，SOP是一種表面貼裝型封裝，其引腳從封裝兩側引出呈海鷗翼狀(L 字形)。SOP器件又稱為小外型集成電路（Small Outline Integrated Circuit，SOIC），是DIP的縮小形式，引線中心距為1.27mm，材料有塑料和陶瓷兩種。集成電路芯片特性及封裝5帶引線的塑料芯片載體（Plastic Leaded Chip Carrier，PLCC）下圖給出了PLCC封裝的外型尺寸，其外形呈正方形，32腳封裝,引腳從封裝的四個側面引出,呈丁字形，是塑料制品，