集成电路

发布时间:2023-05-09 11:13
作者:Ameya360
来源:网络
阅读量:2226

集成电路(integrated circuit)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比(基于锗(Ge)的集成电路)和罗伯特·诺伊斯(基于硅(Si)的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

集成电路的特点

集成电路或称微电路(microcircuit)、 微芯片(microchip)、芯片(chip)在电子学中是一种把电路(主要包括半导体装置,也包括被动元件等)小型化的方式,并通常制造在半导体晶圆表面上。

前述将电路制造在半导体芯片表面上的集成电路又称薄膜(thin-film)集成电路。另有一种厚膜(thick-film)混成集成电路(hybrid integrated circuit)是由独立半导体设备和被动元件,集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。

集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。


集成电路检测注意事项

1、检测前要了解集成电路及其相关电路的工作原理

检查和修理集成电路前首先要熟悉所用集成电路的功能、内部电路、主要电气参数、各引脚的作用以及引脚的正常电压、波形与外围元件组成电路的工作原理。

2、测试避免造成引脚间短路

电压测量或用示波器探头测试波形时,避免造成引脚间短路,最好在与引脚直接连通的外围印刷电路上进行测量。任何瞬间的短路都容易损坏集成电路,尤其在测试扁平型封装的CMOS集成电路时更要加倍小心。

3、严禁在无隔离变压器的情况下,用已接地的测试设备去接触底板带电的电视、音响、录像等设备

严禁用外壳已接地的仪器设备直接测试无电源隔离变压器的电视、音响、录像等设备。虽然一般的收录机都具有电源变压器,当接触到较特殊的尤其是输出功率较大或对采用的电源性质不太了解的电视或音响设备时,首先要弄清该机底盘是否带电,否则极易与底板带电的电视、音响等设备造成电源短路,波及集成电路,造成故障的进一步扩大。

4、要注意电烙铁的绝缘性能

不允许带电使用烙铁焊接,要确认烙铁不带电,最好把烙铁的外壳接地,对MOS电路更应小心,能采用6~8V的低压电烙铁就更安全。

5、要保证焊接质量

焊接时确实焊牢,焊锡的堆积、气孔容易造成虚焊。焊接时间一般不超过3秒钟,烙铁的功率应用内热式25W左右。已焊接好的集成电路要仔细查看,最好用欧姆表测量各引脚间有否短路,确认无焊锡粘连现象再接通电源。

6、不要轻易断定集成电路的损坏

不要轻易地判断集成电路已损坏。因为集成电路绝大多数为直接耦合,一旦某一电路不正常,可能会导致多处电压变化,而这些变化不一定是集成电路损坏引起的,另外在有些情况下测得各引脚电压与正常值相符或接近时,也不一定都能说明集成电路就是好的。因为有些软故障不会引起直流电压的变化。

7、测试仪表内阻要大

测量集成电路引脚直流电压时,应选用表头内阻大于20KΩ/V的万用表,否则对某些引脚电压会有较大的测量误差。

8、要注意功率集成电路的散热

功率集成电路应散热良好,不允许不带散热器而处于大功率的状态下工作。

9、引线要合理

如需要加接外围元件代替集成电路内部已损坏部分,应选用小型元器件,且接线要合理以免造成不必要的寄生耦合,尤其是要处理好音频功放集成电路和前置放大电路之间的接地端。

(备注:文章来源于网络,信息仅供参考,不代表本网站观点,如有侵权请联系删除!)

上一篇:栅漏电阻

下一篇:NPN型三极管

在线留言询价

相关阅读
高温IC设计必懂基础知识:高结温带来的5大挑战
  随着技术的飞速发展,商业、工业及汽车等领域对耐高温集成电路(IC)的需求持续攀升‌。高温环境会严重制约集成电路的性能、可靠性和安全性,亟需通过创新技术手段攻克相关技术难题‌。  这份白皮书致力于探讨高温对集成电路的影响,并提供适用于高功率的设计技术以应对这些挑战。第一篇文章介绍了工作温度,包括环境温度和结温等。本文将继续介绍高结温带来的挑战。  高结温带来的挑战  半导体器件在较高温度下工作会降低电路性能,缩短使用寿命。对于硅基半导体而言,晶体管参数会随着温度的升高而下降,由于本征载流子密度的影响,最高极限会低于 300℃。依靠选择性掺杂的器件可能会失效或性能不佳。  影响 IC 在高温下工作的主要技术挑战包括:  泄漏电流增加  MOS 晶体管阈值电压降低  载流子迁移率降低  提高闩锁效应(Latch-Up)敏感性  加速损耗机制  对封装和接合可靠性的挑战  要设计出能够在高温下工作的 IC,了解高温下面临的挑战至关重要。下文将探讨 IC 设计面临的挑战。  1.泄漏电流增加  CMOS 电路中泄漏电流的增加主要是由半导体 PN 结泄漏和亚阈值沟道泄漏的增加引起的。  ▷反向偏置 PN 结泄漏  在较高温度下,半导体中热能的增加会导致更多电子 - 空穴对的产生,从而产生更高的泄露电流。结泄漏取决于掺杂水平,通常随温度呈指数增长。根据广泛使用的经验法则,温度每升高 10℃,结电流大约增加一倍。  二极管的泄漏电流由漂移电流和扩散电流组成:  其中, q 为电子的基本电荷, Aj 为结面积,ni 为本征载流子浓度,W 为耗尽区宽度,τ 为有效少数载流子寿命,L 为扩散长度,N 为中性区掺杂密度。  在中等温度下,泄漏电流主要由耗尽区中电子 - 空穴对产生的热引起。在高温下,泄漏电流主要由中性区产生的少数载流子引起。漂移电流与耗尽区宽度成正比,这意味着它与结电压的平方根成正比(在正常反向电压下),而扩散电流与结电压无关,并且与掺杂密度 N 成反比。掺杂水平越高,在温度高于约 150°C 时扩散泄漏越少。  泄漏电流的指数增加影响了大多数主动器件(如双极晶体管、MOS 晶体管、二极管)和一些被动器件(如扩散电容、电阻)。然而,由氧化物隔离的器件,例如多晶硅电阻、多晶硅二极管、ploy-poly 电容和 metal-metal 电容,并不受结泄漏的影响。结泄漏被认为是高温 bulk CMOS 电路中最严峻的挑战。  ▷亚阈值沟道泄漏  MOS 晶体管关闭时,栅极 - 源极电压 VGS 通常设置为零。由于漏极至源极电压 VDS 非零,因此漏极和源极之间会有小电流流过。当 Vgs 低于阈值电压 Vt 时,即在亚阈值或弱反型区,就会发生亚阈值泄漏。该区域的漏极源极电流并不为零,而是与 Vgs 呈指数关系,主要原因是少数载流子的扩散。  该电流在很大程度上取决于温度、工艺、晶体管尺寸和类型。短沟道晶体管的电流会增大,阈值电压较高的晶体管的电流会减小。亚阈值斜率因子 S 描述了晶体管从关断(低电流)切换到导通(高电流)的有效程度,定义为使漏极电流变化十倍所需改变的 VGS 的变化量:  其中,n 是亚阈值斜率系数(通常约为 1.5)。对于 n = 1,斜率因子为 60mV/10 倍,这意味着每低于阈值电压 Vt 60mV,漏极电流就会减少十倍。典型的 n = 1.5 意味着电流下降速度较慢,为 90mV/10 倍。为了能够有效地关闭 MOS 晶体管并减少亚阈值泄漏,栅极电压必须降到足够低于阈值电压的水平。  ▷栅极氧化层隧穿泄露  对于极薄的栅极氧化层(厚度低于约 3 纳米),必须考虑隧穿泄漏电流的影响。这种电流与温度有关,由多种机制引发。Fowler-Nordheim 遂穿是在高电场作用下,电子通过氧化层形成的三角形势垒时产生。随着有效势垒高度降低,隧道电流随温度升高而增大。较高的温度也会增强 trap-assisted 隧穿现象,即电子借助氧化层中的中间陷阱态通过。对于超薄氧化层,直接隧穿变得显著,由于电子热能的增加,隧穿概率也随之上升。  2.阈值电压降低  MOS 晶体管的阈值电压 Vt 与温度密切相关,通常随着温度的升高而线性降低。这是由于本征载流子浓度增加、半导体禁带变窄、半导体 - 氧化物界面的表面电位的变化以及载流子迁移率降低等因素造成的。温度升高导致的阈值电压降低会引起亚阈值漏电流呈指数增长。  3.载流子迁移率下降  载流子迁移率直接影响 MOS 晶体管的性能,其受晶格散射与杂质散射的影响。温度升高时,晶格振动(声子)加剧,导致电荷载流子的散射更加频繁,迁移率随之下降。此外,高温还会增加本征载流子浓度,引发更多的载流子 - 载流子散射,进一步降低迁移率。当温度从 25°C 升高到 200°C 时,载流子迁移率大约会减半。  载流子迁移率显著影响多个关键的 MOS 参数。载流子迁移率的下降会降低驱动电流,减少晶体管的开关速度和整体性能。更高的导通电阻会增加功率损耗并降低效率。较低的迁移率还会降低跨导,使亚阈值斜率变缓(增加亚阈值泄漏),降低载流子饱和速度(对于短沟道器件至关重要),并间接影响阈值电压。  4.提高闩锁效应敏感性  集成电路中各个二极管、晶体管和其他元件之间的隔离是通过反向偏置 P-N 结来实现的。在电路开发过程中,需采取预防措施以确保这些结在预期应用条件下始终可靠阻断。这些 P-N 结与其他相邻结形成 N-P-N 和 P-N-P 结构,从而产生寄生 NPN 或 PNP 晶体管,这些晶体管可能会被意外激活。  当寄生 PNP 和 NPN 双极晶体管相互作用,在电源轨和接地之间形成低阻抗路径时,CMOS IC 中就会出现闩锁效应(Latch-up)。这会形成一个具有正反馈的可控硅整流器(SCR),导致过大的电流流动,并可能造成永久性器件损坏。图 1 显示了标准 CMOS 逆变器的布局截面图。图中还包含寄生 NPN 和 PNP 晶体管。正常工作时,所有结均为反向偏置。图 1. 带标记的寄生双极晶体管逆变器截面图和寄生双极晶体管示意图  闩锁效应的激活主要取决于寄生 NPN 和 PNP 晶体管的 β 值,以及 N - 阱、P - 阱和衬底电阻。随着温度的升高,双极晶体管的直流电流增益(β)以及阱和衬底的电阻也会增加。  在高温条件下,闩锁效应灵敏度的增加也可以视为双极结型晶体管(BJT)阈值电压的降低,从而更容易在阱和衬底电阻上产生足以激活寄生双极晶体管的压降。基极 - 发射极电压随温度变化降低的幅度约为 -2mV/℃,当温度从 25℃升至 200℃时,基极 - 发射极电压降低 350mV。室温下的典型阈值电压为 0.7V,这意味着阈值电压大约减半。  5.加速损耗机制  Arrhenius 定律在可靠性工程中被广泛用于模拟温度对材料和元器件失效率的影响。  其中,R( T) 是速率常数,Ea 是活化能,k 是玻尔兹曼常数(8.617 · 10−5eV/K),T 为绝对温度(单位:开尔文)。通常,每升高10°C可靠性就会降低一半。  ▷经时击穿-TDDB  TDDB 是电子器件中的一种失效机制,其中介电材料(例如 MOS 晶体管中的栅氧化层)由于长时间暴露于电场下而随时间退化,导致泄漏电流增加。当电压促使高能电子流动时,在氧化层内部形成导电路径,同时产生陷阱和缺陷。当这些导电路径在氧化层中造成短路时,介电层就会失效。失效时间 TF 随着温度的升高而呈指数级减少。  ▷负 / 正偏置温度不稳定性 - NBTI / PBTI  NBTI 影响以负栅极 - 源极电压工作的 p 沟道 MOS 器件,而 PBTI 则影响处于积累区的 NMOS 晶体管。在栅极偏压下,缺陷和陷阱会增加,导致阈值电压升高,漏极电流和跨导减少。这种退化显示出对数时间依赖性和指数温度上升,在高于 125°C 时有部分恢复。  ▷电迁移  电迁移是指导体中的金属原子因电流流动而逐渐移位,形成空隙和小丘。因此,如果金属线中形成的空隙大到足以切断金属线,就会导致开路;如果这些凸起延伸得足够长以至于在受影响的金属与相邻的另一金属之间形成桥接,则可能导致短路。电迁移会随着电流密度和温度的升高而加快,尤其是在空隙形成后,会导致电流拥挤和局部发热。金属线发生故障的概率与温度成指数关系,与电流密度成平方关系,与导线长度成线性关系。铜互连器件可承受的电流密度约为铝的五倍,同时可靠性相似。  ▷热载流子退化  当沟道电子在 MOS 晶体管漏极附近的高电场中加速,会发生热载流子退化。在栅极氧化层中产生界面态、陷阱或空穴。它影响诸如阈值电压 VT、电流增益 β、导通电阻 RDS_ON 和亚阈值泄漏等参数。在较高温度下,平均自由程减少,降低了载流子获得的能量,使得热载流子退化在低温条件下更为显著。
2025-05-28 09:21 阅读量:263
集成电路原产地新规,流片地成关键!
半导体集成电路选用八大原则
  电子元器件是电子产品最基本组成单元,电子设备的故障有很大一部分是由于元器件的性能、质量或选用的不合理而造成的,故电子元器件的正确选用是保障电子产品可靠性的基本前提。可靠性设计就是选用在最坏的使用环境下仍能保证高可靠性的元器件的过程。  半导体集成电路选用八大原则  一、集成电路的优选顺序为超大规模集成电路→大规模集成电路→中规模集成电路→小规模集成电路。  二、尽量选用金属外壳集成电路,以利于散热。  三、选用的集成稳压器,其内部应有过热、过电流保护电路。  四、超大规模集成电路的选择应考虑可以对电路测试和筛选,否则影响其使用可靠性。  五、集成电路MOS器件的选用应注意以下内容:  1)MOS器件的电流负载能力较低,并且容抗性负载会对器件工作速度造成较大影响。  2)对时序、组合逻辑电路,选用器件的最高频率应高于电路应用部位的2~3倍。  3)对输入接口,器件的抗干扰要强。  4)对输出接口,器件的驱动能力要强。  六、应用CMOS集成电路时应注意下列问题:  1)CMOS集成电路输入电压的摆幅应控制在源极电源电压与漏极电源电压之间。  2)CMOS集成电路源极电源电压VSS为低电位,漏极电源电压VDD为高电位,不可倒置。  3)输入信号源和CMOS集成电路不用同一组电源时,应先接通CMOS集成电路电源,后接通信号源;应先断开信号源,后断开CMOS集成电路电源。  4)CMOS集成电路输入(出)端如接有长线或大的积分或滤波电容时,应在其输入(出)端串联限流电阻(1~10kΩ),把其输入(出)电流限制到10mA以内。  5)当输入到CMOS集成电路的时钟信号因负载过重等原因而造成边沿过缓时,不仅会引起数据错误,而且会使其功耗增加,可靠性下降。为此可在其输入端加一个施密特触发器来改善时钟信号的边沿。  七、CMOS集成电路中所有不同的输入端不应闲置,按其工作功能一般应作如下处理:  1)与门和非门的多余端,应通过0.5~1MΩ的电阻接至VDD或高电平。  2)或门和或非门的多余端,应通过0.5~1MΩ的电阻接至VSS或低电平。  3)如果电路的工作速度不高,功耗也不要特别考虑的话,可将多余端与同一芯片上相同功能的使用端并接。应当指出,并接运用与单个运用相比,传输特性有些变化。  八、选用集成运算放大器和集成比较器时应注意下列问题:  1)无内部补偿的集成运算放大器在作负反馈应用时,应采取补偿措施,防止产生自激振荡。  2)集成比较器开环应用时,有时也会产生自激振荡。采取的主要措施是实施电源去耦,减小布线电容、电感耦合。  3)输出功率较大时,应加缓冲级。输出端连线直通电路板外部时,应考虑在输出端加短路保护。  4)输入端应加过电压保护,特别当输入端连线直通电路板外部时,必须在输入端采取过电压保护措施。
2025-04-03 17:43 阅读量:389
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
TL431ACLPR Texas Instruments
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
MC33074DR2G onsemi
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
型号 品牌 抢购
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
TPS63050YFFR Texas Instruments
BP3621 ROHM Semiconductor
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年,现 有超过3500家优质供应商,收录600万种产品型号数据,100 多万种元器件库存可供选购,产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等,为广大客户提供一站式购 销服务。

请输入下方图片中的验证码:

验证码