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模块电路版图结构设计教程1

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电路设计与PCB制版技术详细教程(ppt 148页)

电路设计与PCB制版技术详细教程(ppt 148页)

62
Ctrl+x可使 元件反向
63
电气法测试规则设置窗
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总线分支 总线
65
总线是电路中一组具有 相关性的信号线，不具 有实际的电气连接意义
双击元件 编辑属性
匹配属 性选择
66
{旧文本＝ 新文本}
点击Global进 行整体修改
67
显示sch中所 有有效元件
68
元件自 动编号
自动编号前应先将 原理图中的所有元 件编号重置为？
40
用同样的方法创建数码管
41
添加/删除 零件库
42
去掉已添加库
添加
确定
43
添加自定 义元件库
44
对于元件名信息不全 的元器件，建议用通 配符*和?
快速查 找元件
不清楚元件在哪个 库中，则用元件查 询查找元件
45
本小结要求： 1. 熟悉原理图库元件编辑器中主要的快捷键 2. 熟练掌握手工绘制元件具体操作步骤 3. 熟练掌握利用库元件绘制其他元件步骤 4. 学会报表生成及规则检查 5. 学会添加/删除零件库 6. 注意引脚电气功能与属性设置及定位
13
设置访问密码 最后确定
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设计组：设定设计小组成员 回收站：存放临时性删除文档 设计管理器：文件管理编辑和 访问权限
15
新建.sch文件
16
新建.sch文件 最后确定
17
修改文件名
菜单栏 工具栏 绘图工具栏 设计管理器 元件管理器
添加/删除 零件库
状态栏 命令栏
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编辑区 帮助按钮
19
设置sch操作环境
图纸立式还卧式 图纸颜色 图纸边框颜色
20
图纸大小设置

电路制作设计中常用的基本模块电路集详解

电路制作设计中常用的基本模块电路集详解

电路制作设计中常用的基本模块电路集详解我们电子爱好者在初学电路制作设计的时侯，多数情况都是根据经验将已知的单元模块电路进行合理地拼接，就像搭积木一样。

这种积木式的电路设计方法，最适合开发不太复杂的电子产品。

它减少了繁杂的计算，大大缩短了设计时间，只需在调试电路时对一些元件参数做少许修改，就可做出成品。

所谓合理地拼接，是指要考虑前后单元电路的输人、输出阻抗，输人、输出电平以及电源电压等的匹配问题。

下面介绍最基本的通用电子“木块”即单元模块电路。

相信对初学电子技术有很大的启发和引导作用！一、常见的晶体管单元电路我们都知道晶体管已经是一个古老的电子元件了，但即使是在现代最新产品的电路板上，我们也能或多或少发现晶体管的身影，可以说它是电子技术中永不过时元素，很多复杂的电路芯片都是由复杂的晶体管集成制造的。

1.LED驱动电路电路如上图的l a，这是一个开、关LED驱动电流的电路，输人小的控制信号，就可以开、关大的电流。

这个电路也可以用来驱动继电器或压电片，如图lb。

由于继电器线圈是电感负载，在关断时会产生高的反电动势，故要在其线圈上并联二极管，以保护晶体管不被击穿。

这个晶体管如使用管芯内已含有电阻派1、R2)的带阻晶体管，则电路更简单。

2.反相器、电平变换器电路如图1C，当负载为电阻时，可以把0-5V的逻揖电平输人转换为12-OV的输出电平，使逻辑反转；除了用于前后电路的电平匹配外，也用于需要输出与输人反相的场合。

不过此电路不适合高速电路。

3.简易电源电路图2是一个简易电源电压变换电路，输出电压取决于输人电压被R1、R2的分压，改变R2与R 1的比值，就可获得需要的输出电压。

当然输人电压应由稳压IC提供。

此电路的一个优点是输出噪声低，如果取消图中的R2，电路就是一个有源滤波器，常用于需要降低纹波电压的电源电路中。

4.MOSFET驱动电路图3a是功率MOSFET驱动电路，用于开、关流过负载的电流。

缓冲级用特性完全相同、但极性不同的NPN和PNP晶体管构成互补单端推挽电路(SEPP电路），给MOSFET管的栅极提供足够幅度的驱动电压。

设计示例一 用门级结构描述D触发器

设计示例一 用门级结构描述D触发器

设计示例三
• 编写测试模块通过仿真检查设计正确与否：
`include “hardreg.v” module hardreg_top;
reg clock, clearb; reg [3:0] data； wire [3:0] qout; `define stim #100 data=4'b
//宏定义 stim,可使源程序简洁 event end_first_pass; //定义事件end_first_pass
• 提供了条件、if-else、case、循环程序结构。
• 提供了可带参数且非零延续时间的任务(task)程序结 构。
• 提供了可定义新的操作符的函数结构(function)。
a
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Verilog 的应用
▪ 提供了用于建立表达式的算术运算符、逻辑运算符、 位运算符。
▪ Verilog HDL语言作为一种结构化的语言也非常适 合于门级和开关级的模型设计。
end endcase endmodule
设计示例四 （续）
还可以用另一个Verilog HDL模型来表示同一个有限状态，见 下例：
module fsm (Clock, Reset, A, F, G);
input Clock, Reset, A; output F,G; reg F,G; reg [3:0] state ;
延迟200个单位时间，触发----------------------------------------------*/
$finish;
//结束仿真
end
endmodule
Verilog HDL 设计示例四
• 有限状态机的设计
- 有限状态机是由寄存器组和组合逻辑构成的 硬件时序电路；

VHDL模块电路原理图画法

VHDL模块电路原理图画法

一、创建VHDL模块,生成一个原理图符号1、在项目导航器（Project Navigator）菜单中，点击Project ——>Add Source 添加一个VHDL模块——counter.vhd2、在Source in Project 窗口中，选中计数器模块counter.vhd3、在Process 窗口中，点击Design Utilities之前的“+”符号，然后双击Create Schematic Symbol经过以上步骤，名称为“counter”的图形化元件被放入到工程项库中。

二、创建一个新的顶层原理图1、在项目导航器（Project Navigator）菜单中，点击Project ——>Create New Source2、选择源类型为Schematic3、输入原理图名为counter64、先点击“Next”,再点击“Finish”此时，原理图编辑器自动启动并打开一个空白原理图。

三、放置元件符号1、在原理图编辑器菜单中，选择Add——> Symbol2、在Categories栏(在屏幕左上侧)中选中项目所在路径（把process 窗口下拉一点即可看到），然后从元件符号列表Symbols中选择counter，该元件符号便附着在光标上。

3、移动光标至目标位置，单击左键，完成元件放置。

4、如需放置多个相同元件，只需多次单击左键其它操作提示：a 移动器件：光标移动至器件，按住鼠标左键并移动鼠标至目标位置，松开左键。

b 放大或缩小：单击菜单栏中的c 删除器件：光标移动至器件，单击鼠标右键，然后选择Delete.四、添加连线1、首先激活画线功能，在菜单中选择Add——>Wire2、移动光标至画线起始位置，单击鼠标左键，然后移动光标至目标位置，单击鼠标左键，完成画线。

3、完成添加连线后，按ESC键退出添加连线模式。

其它操作提示：a 删除连线：光标移动至连线，单击鼠标右键，然后选择Delete.b 移动连线：光标移动至连线，按住鼠标左键并移动鼠标至目标位置，松开左键。

《基于Tanner的集成电路版图设计技术》课件第一章 集成电路设计前沿技术

《基于Tanner的集成电路版图设计技术》课件第一章 集成电路设计前沿技术
围绕移动互联网、信息家电、物联网、云计算、智能电网、智能监 控等战略性新兴产业和重点领域的应用需求，集成电路涵盖了智能终端 芯片、网络通信芯片、信息安全芯片、视频监控设备芯片、数字电视芯 片等类型芯片。
1.2集成电路设计行业概况
1.2.3 我国集成电路设计行业发展情况
我国集成电路设计行业的起步较晚，但是发展速度很快，过去10年 的年复合增长率达到了29%。2004~2014年中国集成电路设计企业销售额 及增速，如图1.2所示。
1.2集成电路设计行业概况
1.2.1 集成电路设计行业概况
集成电路设计行业是集成电路行业的子行业，集成电路行业包括集 成电路设计业、集成电路制造业、集成电路封装业、集成电路测试业、 集成电路加工设备制造业、集成电路材料业等子行业。集成电路设计行 业处于产业链的上游，主要根据终端市场的需求设计开发各类芯片产品， 兼具技术密集型和资金密集型等特征，对企业的研发水平、技术积累、 研发投入、资金实力及产业链整合运作能力等均有较高的要求。
1.2集成电路设计行业概况
1.2.3 我国集成电路设计行业发展情况
2015年排名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
厂商 Qualcomm OSR Avago/Broadcom
MTK Nvidia AMD Hisilicon（海思） Apple/TSMC Marvell Xilinx Spreadtrum（紫光展讯） 合计
1.2集成电路设计行业概况
1.2.2 集成电路设计行业的市场分类
集成电路按照应用领域大致分为标准通用集成电路和专用集成电路。 其中标准集成电路是指应用领域比较广泛、标准型的通用电路，如存储 器（DRAM）、微处理器（MPU）及微控制器（MCU）等；专用集成电 路是指某一领域会某一专门用途而设计的电路，系统集成电路（SoC） 属于专用集成电路。

第五章 MOS集成电路的版图设计-1

第五章 MOS集成电路的版图设计-1

四川大学物理科学与技术学院
NLDD (198)
P31
P+
P well
P+
N well
P+
P substrate
NMOS S/D Extension (SDE)
专用集成电路设计实验室
四川大学物理科学与技术学院
PLDD (197)
BF2
P+
P well
P+
N well
P+
P substrate
PMOS S/D Extension (SDE)
硅圆片及其芯片部位
Classification of Silicon Technology
IC设计主要流程
复杂的 物理 化学 过程
系统总体方案
电路设计 工艺设计
版图设计
生成PG带制作掩模版 工艺流片 测试、划片封装
硅平面工艺是制造MOS IC 的基础。利用不同的 掩膜版，可以获得不同功能的集成电路。因此， MOS IC版图的设计就成为开发新品种和制造合格 集成电路的关键。 目前的版图设计方法有三种：
专用集成电路设计实验室
四川大学物理科学与技术学院
Vtp Implant (197)
BF2
P+
P well
P+
N well
P+
P substrate
Channel profiling. Typically involves more than one implantation steps for adjusting PMOS device threshold (shallow) and increase anti-punch-through robustness (deep).

ALTIUM 10.0电路设计与制作完全手册 电子课件


图 1-10 “Preferences”窗口
图 1-11 提示重新启动设置工作 1.4 Altium designer Release 10 软件的激活 （1）将激活的压缩文件进行解压。如图 1-12 所示。 （2）运行里面的“AD10KeyGen.exe”，双击即可打开， 弹出一个密码学试验研究对话框，如图 1-13 所示。
（1）选择我们下载并解压的 Altium designer Release 10 软件，找到库和实例文件进行复制。如图 -26 所示。
（2）找到安装程序文件夹，进行粘贴，如图 1-27 所示。 粘贴后，我们就可以正常使用库文件和实例文件了。
1.6 Altium designer Release 10 软件的初步操作 1.6.1 常规面板 （1）重新启动软件，出现软件的默认首页窗口，如图 1-29 所示，在窗口中的左侧部分，有一个面板，现在是
（3）两种方法添加原理图文件后，此时的工程文件面 板中，在工程文件中增加一个默认的原理图文件 Sheet1.SchDoc，如图 1-36 所示。
3.建立 PCB 文件 建立 PCB 文件同样有不同的一些方法，我们介绍两种。 （1）方法一：我们在主菜单中“文件”上单击，然后 选择“新的”｜“PCB”，如图 1-37 所示。
图 1-8 软件的启动界面 （3）软件启动成功后的窗口后，软件语言是英文的， 同时软件有一个红色的提示，说明软件还不能使用，没有 激活。 （4）我们单击主菜单中“DXP”按钮，在出现的快捷 菜单中选择“Preferences”，如图 1-9 所示。
（5）在出现的“Preferences”窗口中，展开“SystemGeneral”，在“Localization”区域中勾选“Use Localized resources”，同时勾选“Localized menus”，如图 1-10 所 示，当勾选后，将会弹出一个提示对话框，提示启动新的 设置工作如图 1-11 所示，单击“OK”按钮，回到图 1-10 中，再单击“OK”按钮，退出“altium designer 10”，再一 次重新启动后，软件的工作窗口界面已经成为中文了。

pcb板电路原理图分模块解析之欧阳道创编

PCB板电路原理图分模块解析前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。

一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。

其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。

好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。

同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。

因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。

按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。

下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。

让我们从电源电路开始。

一、电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。

电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。

常见的家用电器中多数要用到直流电源。

直流电源的最简单的供电方法是用电池。

但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。

电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从220 伏市电变换成直流电，应该先把 220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。

有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。

因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。

其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。

二、整流电路整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。

（ 1 ）半波整流半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。

在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电（ 2 ）全波整流全波整流要用两个二极管，而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈，见图 2 （ b ）。

混沌电路的模块化设计

混沌电路的模块化设计
混沌电路的设计主要有个性化设计、 模块化设计和改进型模块化设计三种方法。 有些混 沌电路通常是基于个性化设计方法，如著名的 Chua 电路等。个性化设计的优点是电路的元 器件数量达到最少。 缺点是需要很强的电路设计技巧和先验知识， 一般不具有通用性和普适 性。此外，很多混沌方程的电路设计是不能通过这种方法来实现的，如 Lorenz 电路就属于 这种情况。 通用化设计是一种基于无量纲状态方程的混沌电路的模块化设计方法。 模块化设 计的优点是具有普适性和通用性， 缺点是需要较多的元器件。 为了进一步减少元器件的数量， 可在通用化设计的基础上提出一种改进型通用化设计方法。 下面对模块化设计及其改进形式 进行详细讨论和分析。
（1）
式中参数为 a = 36, b = 3, c = 20, d = 1 。对其变量比例变换，设压缩系数分别为 k1 , k 2 , k 3 , k 4 ，得
⎧ x = k1u1 ⎪y = k u ⎪ 2 2 ⎨ z = k 3 u3 ⎪ ⎪ ⎩w = k 4 u4
（2）
经变换后的方程为
⎧ ⎛ ak2 ⎞ ⎛ k4 ⎞ ̇ = −ax + ⎜ ⎪x ⎜ k ⎟ ⎟y +⎜ ⎜k ⎟ ⎟w ⎝ 1 ⎠ ⎝ 1⎠ ⎪ ⎪ ⎛ k1k 3 ⎞ ⎪y ̇ = −⎜ ⎜ k ⎟ ⎟ xz + cy ⎪ ⎪ ⎝ 2 ⎠ ⎨ ⎛kk ⎞ ⎪z ̇ ⎜ 1 2⎟ ⎪ = ⎜ k ⎟ xy − bz ⎪ ⎝ 3 ⎠ ⎪ ⎛ k1k 3 ⎞ ̇ =⎜ ⎪w ⎜ k ⎟ ⎟ xz + dw ⎪ ⎝ 4 ⎠ ⎩
图 1 模块化设计流程图
图 2 改进型模块化设计流程图
选择所需的 信号与输入 端进行连接
± f1
反相 加法比例 运算器 1

1、Altera Quartus II 教程(基于Altera DE2板和原理图设计)

不管是何种 FPGA，同一片 FPGA，如果使用不同的编程配置数据，就可以产生不同的电 路功能，因此其使用非常灵活。
目前，FPGA 的主要发展动向是：随着大规模 FPGA 器件的发展，系统设计进入“片上可 编程系统”（SOPC）的新纪元；芯片朝着高密度、低压、低功耗方向挺进；国际各大公司都 在积极扩充其 IP（知识产权）库，以优化的资源更好的满足用户的需求，扩大市场；特别是 引人注目的所谓 FPGA 动态可重构技术的开拓，将推动数字系统设计观念的巨大转变。
Altera Quartus II 入门教程
（基于Altera DE2 板和原理图设计）
广东工业大学自动化学院电子信息科学与技术系
1
徐迎晖
2009 秋
目录
一、FPGA 简介 ............................................................................................ 1 二、DE2 板及 Altera 公司产品简介........................................................... 4 三、Quartus II 使用基础 .............................................................................. 8
四、设计实例 ..................................................................................... 33
功能要求............................................................ 33 设计思路............................................................ 34 方案设计............................................................ 34 详细设计............................................................ 36 设计的实现 .......................................................... 37 评价与改进 .......................................................... 41
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4.2.3.对数放大器原理 (55)4.2.4.对数放大器的技术指标 (56)4.3.AGC电路 (58)4.3.1.概述 (58)4.3.2.AGC系统的分类 (58)4.3.3.增益控制的方法 (59)4.3.4.AGC电路的设计 (61)4.4.有刷电机驱动电路 (63)4.4.1.概述 (63)4.4.2.有刷直流电机主要驱动方式 (63)4.4.3.常用驱动电路介绍 (65)4.4.4.有刷电机驱动电路设计 (70)4.5.VCO电路 (70)4.5.1.概述 (70)4.5.2.基本原理 (70)4.5.3.VCO的技术指标 (71)4.5.4.VCO的设计 (71)4.6.频率合成器 (72)4.6.1.概述 (72)4.6.2.频率合成器分类 (72)4.6.3.数字锁相频率合成器 (73)4.7.三种DC/DC变换器典型电路 (74)4.7.1.单端反激型DC/DC变换器典型电路 (74)4.7.2.单端正激型DC/DC变换器典型电路 (77)4.7.3.有源钳位单端正激DC/DC变换器典型电路 (78)4.7.4.版图设计注意事项 (79)第5章PCB基板基础知识 (81)5.1.PCB的基本概念及常用术语 (81)5.1.1.概述 (81)5.1.2.有关印制板的一些基本术语如下 (81)5.1.3.印制板技术水平的标志 (81)5.2.PCB基板材料特性 (82)5.2.1.尺寸稳定性 (82)5.2.2.高温特性 (83)5.2.3.绝缘特性 (84)5.2.4.翘曲度和光洁度 (84)5.2.5.传热特性 (84)5.3.PCB板的基本组成 (86)5.4.版图转移到PCB板的介质——菲林底版 (87)5.4.1.菲林底版的加工过程 (87)5.4.2.菲林检验 (87)5.4.3.菲林的保管 (88)5.5.PCB制造基本工艺流程 (88)5.6.PCB基本设计过程 (93)模块电路版图结构设计教程5.7.PCB加工难点、成本和设计的关系 (93)5.8.PCB版图封装设计基础 (95)第6章厚膜混合集成电路工艺基础知识 (97)6.1.厚膜混合集成电路常用术语介绍以及基本概念 (97)6.1.1.概述 (97)6.1.2.混合电路类型 (97)6.1.3.混合电路特性及优势 (97)6.1.4.混合电路的应用 (98)6.2.混合集成电路的基板材料 (99)6.2.1.概述 (99)6.2.2.氧化铝基片 (100)6.2.3.氧化铍基片 (101)6.2.4.氮化铝(A1N) (102)6.3.厚膜工艺 (102)6.3.1.厚膜浆料 (102)6.3.2.制造工艺 (105)6.4.多层布线厚膜工艺 (109)6.5.激光调阻 (110)6.5.1.电阻微调的类型 (111)6.6.微组装工艺 (112)6.6.1.元件和基片的贴装 (113)6.6.2.互连方式 (115)6.6.3.清洗 (118)6.6.4.密封 (118)第7章应用MENTOR板级设计工具设计PCB板版图 (119)7.1.准备工作 (120)7.2.创建项目 (121)7.2.1.项目创建要求 (121)7.2.2.项目管理器的基本操作 (122)7.3.原理图输入 (125)7.3.1.指定中心库，设置操作模式 (125)7.3.2.设置Symbol库在项目中的搜索顺序和搜索文件 (125)7.3.3.进行必要的环境设置，并新建或打开原理图 (126)7.3.4.放置元件Component和器件Device (128)7.3.5.编辑器件属性 (131)7.3.6.连线和连线标识 (133)7.3.7.显示设置 (135)7.3.8.添加注释说明 (136)7.3.9.原理图设计检查 (136)7.3.10.打印 (138)7.3.11.存档 (138)7.3.12.基板引用问题的处理 (139)7.4.原理图导出PCB (139)7.4.1.打包CDB (140)7.4.2.设置约束 (141)7.4.3.启动PCB工具并将数据导入PCB工具 (146)7.5.PCB版图设计 (148)7.5.1.进入PCB版图设计环境 (148)7.5.2.绘制电路板外形、布线区、布局区 (151)7.5.3.放置器件和封装 (155)7.5.4.编辑器件 (156)7.5.5.设计检查 (157)7.5.6.布线 (159)7.5.7.装配信息位置大小调整、装配信息添加 (166)7.5.8.反向标注 (168)7.5.9.锁定或固定 (168)7.6.版图设计数据输出 (168)7.6.1.丝印图形位置和大小调整 (168)7.6.2.产生丝印数据 (168)7.6.3.生成钻孔数据 (169)7.6.4.产生光绘数据 (169)7.6.5.装配数据输出 (171)7.7.设计拷贝和改名 (171)7.7.1.拷贝设计数据 (171)7.7.2.设计数据改名 (172)第8章混合集成电路版图设计流程和设计方法 (173)8.1.设计项目的建立 (174)8.1.1.创建新项目： (175)8.1.2.项目的设置： (175)8.2.原理图的绘制 (177)8.2.1.设置设计环境 (177)8.2.2.绘制原理图 (178)8.2.3.打包生成网表 (180)8.2.4.生成料单。

(181)8.3.PCB版图设计 (181)8.3.1.设计前准备 (182)8.3.2.放置基板框 (184)8.3.3.布局 (185)8.3.4.布线 (191)8.3.5.键合线引出 (193)8.3.6.版图后处理 (195)8.3.7.DRC检查 (198)8.3.8.拼版设计 (198)8.3.9.制作加工文件 (199)8.3.10.多层布线设计 (201)第9章机械制图基础及管壳设计概述 (203)模块电路版图结构设计教程9.1.基础知识 (203)9.1.1.制图基本国家标准 (203)9.2.制图工具、仪器 (207)9.2.1.常用绘图工具 (207)9.2.2.常用绘图仪器 (207)9.2.3.常用绘图用品 (208)9.3.几何作图 (208)9.3.1.等分线段 (208)9.3.2.等分圆周及作正多边形 (209)9.3.3.平面图形的画法 (211)9.4.投影作图 (212)9.4.1.投影的基本知识 (212)9.4.2.点、线、面 (217)9.5.组合体及其组合方式 (232)9.5.1.基本几何体 (232)9.5.2.基本几何体截断、开槽 (235)9.5.3.组合体 (236)9.6.机件的常用表达方法 (239)9.6.1.视图 (239)9.6.2.剖视 (240)9.6.3.断面图（剖面图） (241)9.6.4.局部放大图 (243)9.6.5.常用的简化画法 (244)9.7.零件图 (247)9.7.1.零件图的作用和内容 (247)9.7.2.零件的视图选择 (248)9.7.3.零件图上的尺寸注法 (249)9.7.4.零件图上的技术要求 (251)9.7.5.零件测绘 (253)9.7.6.识读零件图 (254)9.8.管壳设计概述 (257)9.8.1.所涉及的术语 (257)9.8.2.产品总体结构分类 (257)9.8.3.模块与组件产品管壳设计中所涉及的知识领域 (257)第1章半导体器件基础知识1.1.导体、绝缘体和半导体物质按其导电性能可分为导体、绝缘体和半导体三种。

1.1.1.导体导体具有良好的导电特性，常温下，其内部存在着大量的自由电子，它们在外电场的作用下做定向运动形成较大的电流。

因而导体的电阻率很小，一般小于10-3Ωcm，金属一般为导体，如铜、铝、银等。

1.1.2.绝缘体绝缘体几乎不导电，如橡胶、陶瓷、塑料等。

在这类材料中，几乎没有自由电子，即使受外电场作用也不会形成电流，所以绝缘体的电阻率很大，一般在108Ωcm以上。

1.1.3.半导体物质的导电性能决定于原子结构。

常用的半导体材料硅和锗均为四价元素，它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧，因而其导电性介于二者之间。

在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素时，导电性能具有可控性；并且，在光照和辐射条件下，其导电性还有明显的变化。

这些特殊的性质就决定了半导体可以制成各种电子器件。

1.2.本征半导体本征半导体是纯净的具有晶体结构的半导体。

制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%。

它在物理结构上呈单晶体形态。

半导体的导电能力在不同条件下有很大差别。

一般来说，本征半导体相邻原子间存在稳固的共价键，导电能力并不强。

但有些半导体在温度增高、受光照等条件下，导电能力会大大增强，利用这种特性可制造热敏电阻、光敏电阻等器件。

更重要的是，在本征半导体中掺入微量杂质后，其导电能力就可增加几十万乃至几百万倍，利用这种特性就可制造二极管、晶体管等半导体器件。

半导体的这种与导体和绝缘体截然不同的导电特性是由它的内部结构和导电机理决定的。

在半导体共价键结构中，价电子（原子的最外层电子）不像在绝缘体中那样被束缚得很紧，在获得一定能量（温度增高、受光照等）后，即可摆脱原子核的束缚（电子受到激发），成为自由电子，同时共价键中留下的空位称为空穴。

在外电场的作用下，半导体中将出现两部分电流：一是自由电子作定向运动形成的电子电流，一是仍被原子核束缚的价电子（不是自由电子）递补空穴形成的空穴电流。

本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现，同时又不断复合，在一定温度下达到动态平衡，载流子维持一定数目。

温度愈高，载流子数目愈多，导电性能也就愈好。

所以，温度对半导体器件性能的影响很大。

模块电路版图结构设计教程1.2.1.本征半导体的共价键结构硅和锗是四价元素，在原子最外层轨道上的四个电子称为价电子。

它们分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。

共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。

通常把原子核和内层电子看作一个整体，称为惯性核。

惯性核带有4个单位正电荷，最外层有4个价电子带有4个单位负电荷，因此，整个原子为电中性。

这种结构的立体和平面示意图，见图1-1。

(a)硅晶体的空间排列(b)共价键结构平面示意图图 1-1 硅原子空间排列及共价键结构平面示意图1.2.2.电子空穴对一般来说，共价键中的价电子不像绝缘体中价电子所受束缚那样强，如果能从外界获得一定的能量（如光照、升温、电磁场激发等），一些价电子就可能挣脱共价键的束缚而成为自由电子，这一现象称为本征激发。