淺析pcb印制電路板設(shè)計(jì)規(guī)范

PCB設(shè)計(jì)規(guī)范 1概述本文檔的目的在于說(shuō)明使用PADS的印制板設(shè)計(jì)軟件PowerPCB進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)的流程和一些注意事項(xiàng)，為一個(gè)工作組的設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)規(guī)范，方便設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流和相互檢查。2設(shè)計(jì)流程FPGA DSP EDA RTOS PCB的設(shè)計(jì)流程分為網(wǎng)表輸入。規(guī)則設(shè)置。元器件布局。布線。檢查。復(fù)查。輸出六個(gè)步驟。2.1網(wǎng)表輸入網(wǎng)表輸入有兩種方法，一種是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能，選擇Send Netlist,應(yīng)用OLE功能，可以隨時(shí)保持原理圖和PCB圖的一致，盡量減少出錯(cuò)的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網(wǎng)表，選擇File-Import,將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)。2.2規(guī)則設(shè)置如果在原理圖設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)把PCB的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置好的話，就不用再進(jìn)行設(shè)置這些規(guī)則了，因?yàn)檩斎刖W(wǎng)表時(shí)，設(shè)計(jì)規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)PowerPCB了。如果修改了設(shè)計(jì)規(guī)則，必須同步原理圖，保證原理圖和PCB的一致。除了設(shè)計(jì)規(guī)則和層定義外，還有一些規(guī)則需要設(shè)置，比如Pad Stacks,需要修改標(biāo)準(zhǔn)過(guò)孔的大校如果設(shè)計(jì)者新建了一個(gè)焊盤(pán)或過(guò)孔，一定要加上Layer 25。注意：PCB設(shè)計(jì)規(guī)則。層定義。過(guò)孔設(shè)置。CAM輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動(dòng)文件，名稱(chēng)為Default.stp,網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)以后，按照設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層，并設(shè)置其它高級(jí)規(guī)則。在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后，在PowerLogic中，使用OLE PowerPCB Connection的Rules from PCB功能，更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置，保證原理圖和PCB圖的規(guī)則一致。2.3元器件布局網(wǎng)表輸入以后，所有的元器件都會(huì)放在工作區(qū)的零點(diǎn)，重疊在一起，下一步的工作就是把這些元器件分開(kāi)，按照一些規(guī)則擺放整齊，即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法，手工布局和自動(dòng)布局。2.3.1手工布局1.工具印制板的結(jié)構(gòu)尺寸畫(huà)出板邊(Board Outline)。2.將元器件分散(Disperse Components),元器件會(huì)排列在板邊的周?chē)?.把元器件一個(gè)一個(gè)地移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)，放到板邊以內(nèi)，按照一定的規(guī)則擺放整齊。2.3.2自動(dòng)布局PowerPCB提供了自動(dòng)布局和自動(dòng)的局部簇布局，但對(duì)大多數(shù)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，效果并不理想，不推薦使用。2.3.3注意事項(xiàng)a.布局的首要原則是保證布線的布通率，移動(dòng)器件時(shí)注意飛線的連接，把有連線關(guān)系的器件放在一起b.數(shù)字器件和模擬器件要分開(kāi)，盡量遠(yuǎn)離c.去耦電容盡量靠近器件的VCCd.放置器件時(shí)要考慮以后的焊接，不要太密集e.多使用軟件提供的Array和Union功能，提高布局的效率2.4布線布線的方式也有兩種，手工布線和自動(dòng)布線。PowerPCB提供的手工布線功能十分強(qiáng)大，包括自動(dòng)推擠。在線設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC),自動(dòng)布線由Specctra的布線引擎進(jìn)行，通常這兩種方法配合使用，常用的步驟是手工自動(dòng)手工。2.4.1手工布線1.自動(dòng)布線前，先用手工布一些重要的網(wǎng)絡(luò)，比如高頻時(shí)鐘。主電源等，這些網(wǎng)絡(luò)往往對(duì)走線距離。線寬。線間距。屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封裝，如BGA,自動(dòng)布線很難布得有規(guī)則，也要用手工布線。2.自動(dòng)布線以后，還要用手工布線對(duì)PCB的走線進(jìn)行調(diào)整。2.4.2自動(dòng)布線手工布線結(jié)束以后，剩下的網(wǎng)絡(luò)就交給自動(dòng)布線器來(lái)自布。選擇Tools-SPECCTRA,啟動(dòng)Specctra布線器的接口，設(shè)置好DO文件，按Continue就啟動(dòng)了Specctra布線器自動(dòng)布線，結(jié)束后如果布通率為100%,那么就可以進(jìn)行手工調(diào)整布線了；如果不到100%,說(shuō)明布局或手工布線有問(wèn)題，需要調(diào)整布局或手工布線，直至全部布通為止。2.4.3注意事項(xiàng)a.電源線和地線盡量加粗b.去耦電容盡量與VCC直接連接c.設(shè)置Specctra的DO文件時(shí)，首先添加Protect all wires命令，保護(hù)手工布的線不被自動(dòng)布線器重布d.如果有混合電源層，應(yīng)該將該層定義為Split/mixed Plane,在布線之前將其分割，布完線之后，使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅e.將所有的器件管腳設(shè)置為熱焊盤(pán)方式，做法是將Filter設(shè)為Pins,選中所有的管腳，修改屬性，在Thermal選項(xiàng)前打勾f.手動(dòng)布線時(shí)把DRC選項(xiàng)打開(kāi)，使用動(dòng)態(tài)布線(Dynamic Route)2.5檢查檢查的項(xiàng)目有間距(Clearance).連接性(Connectivity).高速規(guī)則(High Speed)和電源層(Plane),這些項(xiàng)目可以選擇Tools-Verify Design進(jìn)行。如果設(shè)置了高速規(guī)則，必須檢查，否則可以跳過(guò)這一項(xiàng)。檢查出錯(cuò)誤，必須修改布局和布線。注意：有些錯(cuò)誤可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò)；另外每次修改過(guò)走線和過(guò)孔之后，都要重新覆銅一次。2.6復(fù)查復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”，內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則，層定義。線寬。間距。焊盤(pán)。過(guò)孔設(shè)置；還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理性，電源。地線網(wǎng)絡(luò)的走線，高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。復(fù)查不合格，設(shè)計(jì)者要修改布局和布線，合格之后，復(fù)查者和設(shè)計(jì)者分別簽字。2.7設(shè)計(jì)輸出PCB設(shè)計(jì)可以輸出到打印機(jī)或輸出光繪文件。打印機(jī)可以把PCB分層打印，便于設(shè)計(jì)者和復(fù)查者檢查；光繪文件交給制板廠家，生產(chǎn)印制板。光繪文件的輸出十分重要，關(guān)系到這次設(shè)計(jì)的成敗，下面將著重說(shuō)明輸出光繪文件的注意事項(xiàng)。a.需要輸出的層有布線層(包括頂層。底層。中間布線層).電源層(包括VCC層和GND層).絲印層(包括頂層絲英底層絲印).阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊),另外還要生成鉆孔文件(NC Drill)b.如果電源層設(shè)置為Split/Mixed,那么在Add Document窗口的Document項(xiàng)選擇Routing,并且每次輸出光繪文件之前，都要對(duì)PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅；如果設(shè)置為CAM Plane,則選擇Plane,在設(shè)置Layer項(xiàng)的時(shí)候，要把Layer25加上，在Layer25層中選擇Pads和Viasc.在設(shè)備設(shè)置窗口(按Device Setup),將Aperture的值改為199d.在設(shè)置每層的Layer時(shí)，將Board Outline選上e.設(shè)置絲印層的Layer時(shí)，不要選擇Part Type,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline.Text.Linef.設(shè)置阻焊層的Layer時(shí)，選擇過(guò)孔表示過(guò)孔上不加阻焊，不選過(guò)孔表示家阻焊，視具體情況確定g.生成鉆孔文件時(shí)，使用PowerPCB的缺省設(shè)置，不要作任何改動(dòng)h.所有光繪文件輸出以后，用CAM350打開(kāi)并打印，由設(shè)計(jì)者和復(fù)查者根據(jù)“PCB檢查表”檢查PCB布線 線寬和承載電流在PCB布線的時(shí)候，一個(gè)很重要的問(wèn)題是需要保證布線線寬取值恰當(dāng)，以使能夠滿足電流需求。摘錄(國(guó)防工業(yè)出版社,毛楠孫瑛96.1第一版)：“由于敷銅板銅箔厚度有限,在需要流過(guò)較大電流的條狀銅箔中,應(yīng)考慮銅箔的載流量問(wèn)題.仍以典型的0.03mm厚度的為例,如果將銅箔作為寬為W(mm),長(zhǎng)度為L(zhǎng)(mm)的條狀導(dǎo)線,其電阻為0.0005*L/W歐姆.另外,銅箔的載流量還與印刷電路板上安裝的元件種類(lèi),數(shù)量以及散熱條件有關(guān).在考慮到安全的情況下,一般可按經(jīng)驗(yàn)公式0.15*W(A)來(lái)計(jì)算銅箔的載流量”計(jì)算方法如下:先計(jì)算Track的截面積,大部分PCB的銅箔厚度為35um(不確定的話可以問(wèn)PCB廠家)它乘上線寬就是截面積,注意換算成平方毫米.有一個(gè)電流密度經(jīng)驗(yàn)值,為1525安培/平方毫米.把它乘上截面積就得到通流容量。I=KT0.44A0.75(K為修正系數(shù),一般覆銅線在內(nèi)層時(shí)取0.024,在外層時(shí)取0.048。T為最大溫升,單位為攝氏度(銅的熔點(diǎn)是1060)，A為覆銅截面積,單位為平方MIL(不是毫米mm,注意是squaremil.)，I為容許的最大電流,單位為安培(amp)。一般10mil=0.010inch=0.254可為1A,250MIL=6.35mm,為8.3A 。PCB載流能力的計(jì)算一直缺乏權(quán)威的技術(shù)方法,公式,經(jīng)驗(yàn)豐富CAD工程師依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)?zāi)茏鞒鲚^準(zhǔn)確的判斷.但是對(duì)于CAD新手,不可謂遇上一道難題。PCB的載流能力取決與以下因素:線寬,線厚(銅箔厚度),容許溫升.大家都知道,PCB走線越寬,載流能力越大。假設(shè)在同等條件下,10MIL的走線能承受1A,那么50MIL的走線能承受多大電流？是5A嗎？ 答案自然是否定的。請(qǐng)看以下來(lái)自國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)：線寬的單位是: Inch(inch英寸=25.4millimetres毫米)；1oz.銅=35微米厚,2oz.=70微米厚。1OZ=0.035mm 1mil.=10-3inch。首先介紹電容的作用作為無(wú)源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種： 1、應(yīng)用于電源電路，實(shí)現(xiàn)旁路、去藕、濾波和儲(chǔ)能方面電容的作用，下面分類(lèi)詳述之：1）濾波濾波是電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會(huì)用到。從理論上（即假設(shè)電容為純電容）說(shuō)，電容越大，阻抗越小，通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1uF的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)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。電容越大低頻越容易通過(guò)，電容越大高頻越容易通過(guò)。具體用在濾波中,大電容(1000uF)濾低頻，小電容(20pF)濾高頻。曾有網(wǎng)友將濾波電容 比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變，由此可知，信號(hào)頻率越高則衰減越大，可很形象的說(shuō)電容像個(gè)水塘，不會(huì)因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。 它把電壓的變動(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過(guò)程。2）旁路旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放 電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過(guò)大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過(guò)大 電流毛刺時(shí)的電壓降。3）去藕去藕，又稱(chēng)解藕。從電路來(lái)說(shuō)，總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上 升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈），這種電流相對(duì) 于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾。將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來(lái)將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開(kāi)關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防 途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10uF或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動(dòng) 電流的變化大小來(lái)確定。旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。4）儲(chǔ)能儲(chǔ)能型電容器通過(guò)整流器收集電荷，并將存儲(chǔ)的能量通過(guò)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 000uF之間的鋁電解電容器（如EPCOS公司的 B43504或B43505）是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式， 對(duì)于功率級(jí)超過(guò)10KW的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。2、應(yīng)用于信號(hào)電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時(shí)間常數(shù)的作用：1）耦合舉個(gè)例子來(lái)講，晶體管放大器發(fā)射極有一個(gè)自給偏壓電阻，它同時(shí)又使信號(hào)產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號(hào)耦合，這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件，如果在這個(gè)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電容，由于適當(dāng)容量的電容器對(duì)交流信號(hào)較小的阻抗,這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，故稱(chēng)此電容為去耦電容。2）振蕩/同步包括RC、LC振蕩器及晶體的負(fù)載電容都屬于這一范疇。3）時(shí)間常數(shù)這就是常見(jiàn)的 R、C 串聯(lián)構(gòu)成的積分電路。當(dāng)輸入信號(hào)電壓加在輸入端時(shí)，電容（C）上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過(guò)電阻（R）、電容（C）的特性通過(guò)下面的公式描述： i = (V/R)e-(t/CR)我們知道了電容的作用以后下面來(lái)談?wù)勲娙菰谑褂弥械淖⒁馐马?xiàng)A. 什么是好電容。1.電容容量越大越好。很多人在電容的替換中往往愛(ài)用大容量的電容。我們知道雖然電容越大，為IC提供的電流補(bǔ)償?shù)哪芰υ綇?qiáng)。且不說(shuō)電容容量的增大帶來(lái)的體積變大，增加成本的同時(shí)還影響空氣流動(dòng)和散熱。關(guān)鍵在于電容上存在寄生電感，電容放電回路會(huì)在某個(gè)頻點(diǎn)上發(fā)生諧振。在諧振點(diǎn)，電容的阻抗小。因此放電回路的阻抗最小，補(bǔ)充能量的效果也最好。但當(dāng)頻率超過(guò)諧振點(diǎn)時(shí)，放電回路的阻抗開(kāi)始增加，電容提供電流能力便開(kāi)始下降。電容的容值越大，諧振頻率越低，電容能有效補(bǔ)償電流的頻率范圍也越小。從保證電容提供高頻電流的能力的角度來(lái)說(shuō)，電容越大越好的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，一般的電路設(shè)計(jì)中都有一個(gè)參考值的。2.同樣容量的電容，并聯(lián)越多的小電容越好耐壓值、耐溫值、容值、ESR(等效電阻)等是電容的幾個(gè)重要參數(shù)，對(duì)于ESR自然是越低越好。ESR與電容的容量、頻率、電壓、溫度等都有關(guān)系。當(dāng)電壓固定時(shí)候，容量越大，ESR越低。在板卡設(shè)計(jì)中采用多個(gè)小電容并連多是出與PCB空間的限制，這樣有的人就認(rèn)為，越多的并聯(lián)小電阻，ESR越低，效果越好。理論上是如此，但是要考慮到電容接腳焊點(diǎn)的阻抗，采用多個(gè)小電容并聯(lián)，效果并不一定突出。3.ESR越低，效果越好。結(jié)合我們上面的提高的供電電路來(lái)說(shuō)，對(duì)于輸入電容來(lái)說(shuō)，輸入電容的容量要大一點(diǎn)。相對(duì)容量的要求，對(duì)ESR的要求可以適當(dāng)?shù)慕档汀Ｒ驗(yàn)檩斎腚娙葜饕悄蛪?，其次是吸收MOSFET的開(kāi)關(guān)脈沖。對(duì)于輸出電容來(lái)說(shuō)，耐壓的要求和容量可以適當(dāng)?shù)慕档鸵稽c(diǎn)。ESR的要求則高一點(diǎn)，因?yàn)檫@里要保證的是足夠的電流通過(guò)量。但這里要注意的是ESR并不是越低越好，低ESR電容會(huì)引起開(kāi)關(guān)電路振蕩。而消振電路復(fù)雜同時(shí)會(huì)導(dǎo)致成本的增加。板卡設(shè)計(jì)中，這里一般有一個(gè)參考值，此作為元件選用參數(shù)，避免消振電路而導(dǎo)致成本的增加。4.好電容代表著高品質(zhì)?！拔娙菡摗痹?jīng)盛極一時(shí)，一些廠商和媒體也刻意的把這個(gè)事情做成一個(gè)賣(mài)點(diǎn)。在板卡設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)水平是關(guān)鍵。和有的廠商可以用兩相供電做出比一些廠商采用四相供電更穩(wěn)定的產(chǎn)品一樣，一味的采用高價(jià)電容，不一定能做出好產(chǎn)品。衡量一個(gè)產(chǎn)品，一定要全方位多角度的去考慮，切不可把電容的作用有意無(wú)意的夸大。B. 電容爆漿之面面談爆漿的種類(lèi)：分兩類(lèi)，輸入電容爆漿和輸出電容爆漿。對(duì)于輸入電容來(lái)說(shuō)，就是我是說(shuō)的C1，C1對(duì)由電源接收到的電流進(jìn)行過(guò)濾。輸入電容爆漿和電源輸入電流的品質(zhì)有關(guān)。過(guò)多的毛刺電壓，峰值電壓過(guò)高，電流不穩(wěn)定等都使電容過(guò)于充放電過(guò)于頻繁，長(zhǎng)時(shí)間處于這類(lèi)工作環(huán)境下的電容，內(nèi)部溫度升高很快。超過(guò)泄爆口的承受極限就會(huì)發(fā)生爆漿。對(duì)于輸出電容來(lái)說(shuō)，就我說(shuō)的C2，對(duì)經(jīng)電源模塊調(diào)整后的電流進(jìn)行濾波。此處電流經(jīng)過(guò)一次過(guò)濾，比較平穩(wěn)，發(fā)生爆漿的可能性相對(duì)來(lái)說(shuō)小了不少。但如果環(huán)境溫度過(guò)高，電容同樣容易發(fā)生爆漿。爆，報(bào)也。采用垃圾東西自然要爆，報(bào)應(yīng)啊。欲知過(guò)去因者，見(jiàn)其現(xiàn)在果；欲知未來(lái)果者，見(jiàn)其現(xiàn)在因。電解電容爆漿的原因：電容爆漿的原因有很多，比如電流大于允許的穩(wěn)波電流、使用電壓超出工作電壓、逆向電壓、頻繁的充放電等。但是最直接的原因就是高溫。我們知道電容有一個(gè)重要的參數(shù)就是耐溫值，指的就是電容內(nèi)部電解液的沸點(diǎn)。當(dāng)電容的內(nèi)部溫度達(dá)到電解液的沸點(diǎn)時(shí)，電解液開(kāi)始沸騰，電容內(nèi)部的壓力升高，當(dāng)壓力超過(guò)泄爆口的承受極限就發(fā)生了爆漿。所以說(shuō)溫度是導(dǎo)致電容爆漿的直接原因。電容設(shè)計(jì)使用壽命大約為2萬(wàn)小時(shí)，受環(huán)境溫度的影響也很大。電容的使用壽命隨溫度的增加而減小，實(shí)驗(yàn)證明環(huán)境溫度每升高10，電容的壽命就會(huì)減半。主要原因就是溫度加速化學(xué)反應(yīng)而使介質(zhì)隨時(shí)間退化失效，這樣電容壽命終結(jié)。為了保證電容的穩(wěn)定性，電容在插板前要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的高溫環(huán)境的測(cè)試。即使是在100，高品質(zhì)的電容也可以工作幾千個(gè)小時(shí)。同時(shí)，我們提到的電容的壽命是指電容在使用過(guò)程中，電容容量不會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍變化的10%。電容壽命指的是電容容量的問(wèn)題，而不是設(shè)計(jì)壽命到達(dá)之后就發(fā)生爆漿。只是無(wú)法保證電容的設(shè)計(jì)的容量標(biāo)準(zhǔn)。所以，短時(shí)期內(nèi)，正常使用的板卡電容就發(fā)生爆漿的情況，這就是電容品質(zhì)問(wèn)題。另外，不正常的使用情況也有可能發(fā)生電容爆漿的情況。比如熱插拔電腦配件也會(huì)導(dǎo)致板卡局部電路電流、電壓的劇烈變化，從而引發(fā)電容使用故障。半導(dǎo)體二極管主要是依靠PN結(jié)而工作的。與PN結(jié)不可分割的點(diǎn)接觸型和肖特基型，也被列入一般的二極管的范圍內(nèi)。包括這兩種型號(hào)在內(nèi)，根據(jù)PN結(jié)構(gòu)造面的特點(diǎn)，把晶體二極管分如下種類(lèi)： 1、點(diǎn)接觸型二極管 點(diǎn)接觸型二極管是在鍺或硅材料的單晶片上壓觸一根金屬針后，再通過(guò)電流法而形成的。因此，其PN結(jié)的靜電容量小，適用于高頻電路。但是，與面結(jié)型相比較，點(diǎn)接觸型二極管正向特性和反向特性都差，因此，不能使用于大電流和整流。因?yàn)闃?gòu)造簡(jiǎn)單，所以價(jià)格便宜。對(duì)于小信號(hào)的檢波、整流、調(diào)制、混頻和限幅等一般用途而言，它是應(yīng)用范圍較廣的類(lèi)型。 2、鍵型二極管 鍵型二極管是在鍺或硅的單晶片上熔接或銀的細(xì)絲而形成的。其特性介于點(diǎn)接觸型二極管和合金型二極管之間。與點(diǎn)接觸型相比較，雖然鍵型二極管的PN結(jié)電容量稍有增加，但正向特性特別優(yōu)良。多作開(kāi)關(guān)用，有時(shí)也被應(yīng)用于檢波和電源整流（不大于50mA）。在鍵型二極管中，熔接金絲的二極管有時(shí)被稱(chēng)金鍵型，熔接銀絲的二極管有時(shí)被稱(chēng)為銀鍵型。 3、合金型二極管 在N型鍺或硅的單晶片上，通過(guò)合金銦、鋁等金屬的方法制作PN結(jié)而形成的。正向電壓降小，適于大電流整流。因其PN結(jié)反向時(shí)靜電容量大，所以不適于高頻檢波和高頻整流。 4、擴(kuò)散型二極管 在高溫的P型雜質(zhì)氣體中，加熱N型鍺或硅的單晶片，使單晶片表面的一部變成P型，以此法PN結(jié)。因PN結(jié)正向電壓降小，適用于大電流整流。最近，使用大電流整流器的主流已由硅合金型轉(zhuǎn)移到硅擴(kuò)散型。 5、臺(tái)面型二極管 PN結(jié)的制作方法雖然與擴(kuò)散型相同，但是，只保留PN結(jié)及其必要的部分，把不必要的部分用藥品腐蝕掉。其剩余的部分便呈現(xiàn)出臺(tái)面形，因而得名。初期生產(chǎn)的臺(tái)面型，是對(duì)半導(dǎo)體材料使用擴(kuò)散法而制成的。因此，又把這種臺(tái)面型稱(chēng)為擴(kuò)散臺(tái)面型。對(duì)于這一類(lèi)型來(lái)說(shuō)，似乎大電流整流用的產(chǎn)品型號(hào)很少，而小電流開(kāi)關(guān)用的產(chǎn)品型號(hào)卻很多。 6、平面型二極管 在半導(dǎo)體單晶片（主要地是N型硅單晶片）上，擴(kuò)散P型雜質(zhì)，利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用，在N型硅單晶片上僅選擇性地?cái)U(kuò)散一部分而形成的PN結(jié)。因此，不需要為調(diào)整PN結(jié)面積的藥品腐蝕作用。由于半導(dǎo)體表面被制作得平整，故而得名。并且，PN結(jié)合的表面，因被氧化膜覆蓋，所以公認(rèn)為是穩(wěn)定性好和壽命長(zhǎng)的類(lèi)型。最初，對(duì)于被使用的半導(dǎo)體材料是采用外延法形成的，故又把平面型稱(chēng)為外延平面型。對(duì)平面型二極管而言，似乎使用于大電流整流用的型號(hào)很少，而作小電流開(kāi)關(guān)用的型號(hào)則很多。 7、合金擴(kuò)散型二極管 它是合金型的一種。合金材料是容易被擴(kuò)散的材料。把難以制作的材料通過(guò)巧妙地?fù)脚潆s質(zhì)，就能與合金一起過(guò)擴(kuò)散，以便在已經(jīng)形成的PN結(jié)中獲得雜質(zhì)的恰當(dāng)?shù)臐舛确植?。此法適用于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。 8、外延型二極管 用外延面長(zhǎng)的過(guò)程制造PN結(jié)而形成的二極管。制造時(shí)需要非常高超的技術(shù)。因能隨意地控制雜質(zhì)的不同濃度的分布，故適宜于制造高靈敏度的變?nèi)荻O管。 9、肖特基二極管 基本原理是：在金屬（例如鉛）和半導(dǎo)體（N型硅片）的接觸面上，用已形成的肖特基來(lái)阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長(zhǎng)是：開(kāi)關(guān)速度非?？欤悍聪蚧謴?fù)時(shí)間trr特別地短。因此，能制作開(kāi)關(guān)二極和低壓大電流整流二極管。 二、根據(jù)用途分類(lèi) 1、檢波用二極管 就原理而言，從輸入信號(hào)中取出調(diào)制信號(hào)是檢波，以整流電流的大?。?00mA）作為界線通常把輸出電流小于100mA的叫檢波。鍺材料點(diǎn)接觸型、工作頻率可達(dá)400MHz，正向壓降小，結(jié)電容小，檢波效率高，頻率特性好，為2AP型。類(lèi)似點(diǎn)觸型那樣檢波用的二極管，除用于檢波外，還能夠用于限幅、削波、調(diào)制、混頻、開(kāi)關(guān)等電路。也有為調(diào)頻檢波專(zhuān)用的特性一致性好的兩只二極管組合件。 2、整流用二極管 就原理而言，從輸入交流中得到輸出的直流是整流。以整流電流的大?。?00mA）作為界線通常把輸出電流大于100mA的叫整流。面結(jié)型，工作頻率小于KHz，最高反向電壓從25伏至3000伏分AX共22檔。分類(lèi)如下： 硅半導(dǎo)體整流二極管2CZ型 硅橋式整流器QL型、 用于電視機(jī)高壓硅堆工作頻率近100KHz的2CLG型。 3、限幅用二極管 大多數(shù)二極管能作為限幅使用。也有象保護(hù)儀表用和高頻齊納管那樣的專(zhuān)用限幅二極管。為了使這些二極管具有特別強(qiáng)的限制尖銳振幅的作用，通常使用硅材料制造的二極管。也有這樣的組件出售：依據(jù)限制電壓需要，把若干個(gè)必要的整流二極管串聯(lián)起來(lái)形成一個(gè)整體。 4、調(diào)制用二極管 通常指的是環(huán)形調(diào)制專(zhuān)用的二極管。就是正向特性一致性好的四個(gè)二極管的組合件。即使其它變?nèi)荻O管也有調(diào)制用途，但它們通常是直接作為調(diào)頻用。 5、混頻用二極管 使用二極管混頻方式時(shí)，在50010,000Hz的頻率范圍內(nèi)，多采用肖特基型和點(diǎn)接觸型二極管。 6、放大用二極管 用二極管放大，大致有依靠隧道二極管和體效應(yīng)二極管那樣的負(fù)阻性器件的放大，以及用變?nèi)荻O管的參量放大。因此，放大用二極管通常是指隧道二極管、體效應(yīng)二極管和變?nèi)荻O管。 7、開(kāi)關(guān)用二極管 有在小電流下（10mA程度）使用的邏輯運(yùn)算和在數(shù)百毫安下使用的磁芯激勵(lì)用開(kāi)關(guān)二極管。小電流的開(kāi)關(guān)二極管通常有點(diǎn)接觸型和鍵型等二極管，也有在高溫下還可能工作的硅擴(kuò)散型、臺(tái)面型和平面型二極管。開(kāi)關(guān)二極管的特長(zhǎng)是開(kāi)關(guān)速度快。而肖特基型二極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間特短，因而是理想的開(kāi)關(guān)二極管。2AK型點(diǎn)接觸為中速開(kāi)關(guān)電路用；2CK型平面接觸為高速開(kāi)關(guān)電路用；用于開(kāi)關(guān)、限幅、鉗位或檢波等電路；肖特基（SBD）硅大電流開(kāi)關(guān)，正向壓降小，速度快、效率高。 8、變?nèi)荻O管 用于自動(dòng)頻率控制（AFC）和調(diào)諧用的小功率二極管稱(chēng)變?nèi)荻O管。日本廠商方面也有其它許多叫法。通過(guò)施加反向電壓， 使其PN結(jié)的靜電容量發(fā)生變化。因此，被使用于自動(dòng)頻率控制、掃描振蕩、調(diào)頻和調(diào)諧等用途。通常，雖然是采用硅的擴(kuò)散型二極管，但是也可采用合金擴(kuò)散型、外延結(jié)合型、雙重?cái)U(kuò)散型等特殊制作的二極管，因?yàn)檫@些二極管對(duì)于電壓而言，其靜電容量的變化率特別大。結(jié)電容隨反向電壓VR變化，取代可變電容，用作調(diào)諧回路、振蕩電路、鎖相環(huán)路，常用于電視機(jī)高頻頭的頻道轉(zhuǎn)換和調(diào)諧電路，多以硅材料制作。 9、頻率倍增用二極管 對(duì)二極管的頻率倍增作用而言，有依靠變?nèi)荻O管的頻率倍增和依靠階躍（即急變）二極管的頻率倍增。頻率倍增用的變?nèi)荻O管稱(chēng)為可變電抗器，可變電抗器雖然和自動(dòng)頻率控制用的變?nèi)荻O管的工作原理相同，但電抗器的構(gòu)造卻能承受大功率。階躍二極管又被稱(chēng)為階躍恢復(fù)二極管，從導(dǎo)通切換到關(guān)閉時(shí)的反向恢復(fù)時(shí)間trr短，因此，其特長(zhǎng)是急速地變成關(guān)閉的轉(zhuǎn)移時(shí)間顯著地短。如果對(duì)階躍二極管施加正弦波，那么，因tt（轉(zhuǎn)移時(shí)間）短，所以輸出波形急驟地被夾斷，故能產(chǎn)生很多高頻諧波。 10、穩(wěn)壓二極管 是代替穩(wěn)壓電子二極管的產(chǎn)品。被制作成為硅的擴(kuò)散型或合金型。是反向擊穿特性曲線急驟變化的二極管。作為控制電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓使用而制作的。二極管工作時(shí)的端電壓（又稱(chēng)齊納電壓）從3V左右到150V，按每隔10%，能劃分成許多等級(jí)。在功率方面，也有從200mW至100W以上的產(chǎn)品。工作在反向擊穿狀態(tài)，硅材料制作，動(dòng)態(tài)電阻RZ很小，一般為2CW型；將兩個(gè)互補(bǔ)二極管反向串接以減少溫度系數(shù)則為2DW型。11、PIN型二極管（PIN Diode） 這是在P區(qū)和N區(qū)之間夾一層本征半導(dǎo)體（或低濃度雜質(zhì)的半導(dǎo)體）構(gòu)造的晶體二極管。PIN中的I是“本征”意義的英文略語(yǔ)。當(dāng)其工作頻率超過(guò)100MHz時(shí)，由于少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)和“本征”層中的渡越時(shí)間效應(yīng)，其二極管失去整流作用而變成阻抗元件，并且，其阻抗值隨偏置電壓而改變。在零偏置或直流反向偏置時(shí)，“本征”區(qū)的阻抗很高；在直流正向偏置時(shí)，由于載流子注入“本征”區(qū)，而使“本征”區(qū)呈現(xiàn)出低阻抗?fàn)顟B(tài)。因此，可以把PIN二極管作為可變阻抗元件使用。它常被應(yīng)用于高頻開(kāi)關(guān)（即微波開(kāi)關(guān)）、移相、調(diào)制、限幅等電路中。 12、 雪崩二極管 (Avalanche Diode) 它是在外加電壓作用下可以產(chǎn)生高頻振蕩的晶體管。產(chǎn)生高頻振蕩的工作原理是欒的：利用雪崩擊穿對(duì)晶體注入載流子，因載流子渡越晶片需要一定的時(shí)間，所以其電流滯后于電壓，出現(xiàn)延遲時(shí)間，若適當(dāng)?shù)乜刂贫稍綍r(shí)間，那么，在電流和電壓關(guān)系上就會(huì)出現(xiàn)負(fù)阻效應(yīng)，從而產(chǎn)生高頻振蕩。它常被應(yīng)用于微波領(lǐng)域的振蕩電路中。 13、江崎二極管 （Tunnel Diode） 它是以隧道效應(yīng)電流為主要電流分量的晶體二極管。其基底材料是砷化鎵和鍺。其P型區(qū)的N型區(qū)是高摻雜的（即高濃度雜質(zhì)的）。隧道電流由這些簡(jiǎn)并態(tài)半導(dǎo)體的量子力學(xué)效應(yīng)所產(chǎn)生。發(fā)生隧道效應(yīng)具備如下三個(gè)條件：費(fèi)米能級(jí)位于導(dǎo)帶和滿帶內(nèi)；空間電荷層寬度必須很窄（0.01微米以下）；簡(jiǎn)并半導(dǎo)體P型區(qū)和N型區(qū)中的空穴和電子在同一能級(jí)上有交疊的可能性。江崎二極管為雙端子有源器件。其主要參數(shù)有峰谷電流比（IPPV），其中，下標(biāo)“P”代表“峰”；而下標(biāo)“V”代表“谷”。江崎二極管可以被應(yīng)用于低噪聲高頻放大器及高頻振蕩器中（其工作頻率可達(dá)毫米波段），也可以被應(yīng)用于高速開(kāi)關(guān)電路中。 14、快速關(guān)斷（階躍恢復(fù)）二極管 (Step Recovary Diode) 它也是一種具有PN結(jié)的二極管。其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是：在PN結(jié)邊界處具有陡峭的雜質(zhì)分布區(qū)，從而形成“自助電場(chǎng)”。由于PN結(jié)在正向偏壓下，以少數(shù)載流子導(dǎo)電，并在PN結(jié)附近具有電荷存貯效應(yīng)，使其反向電流需要經(jīng)歷一個(gè)“存貯時(shí)間”后才能降至最小值（反向飽和電流值）。階躍恢復(fù)二極管的“自助電場(chǎng)”縮短了存貯時(shí)間，使反向電流快速截止，并產(chǎn)生豐富的諧波分量。利用這些諧波分量可設(shè)計(jì)出梳狀頻譜發(fā)生電路?？焖訇P(guān)斷（階躍恢復(fù)）二極管用于脈沖和高次諧波電路中。 15、肖特基二極管 （Schottky Barrier Diode） 它是具有肖特基特性的“金屬半導(dǎo)體結(jié)”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵，多為N型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微，所以其頻率響僅為RC時(shí)間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開(kāi)關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且，MIS（金屬絕緣體半導(dǎo)體）肖特基二極管可以用來(lái)制作太陽(yáng)能電池或發(fā)光二極管。 16、阻尼二極管 具有較高的反向工作電壓和峰值電流，正向壓降小，高頻高壓整流二極管，用在電視機(jī)行掃描電路作阻尼和升壓整流用