半導體產品主要分為四大類:集成電路、光電器件、分立器件、傳感器。
一、集成電路
集成電路可細分為4類:模擬芯片、微處理器、邏輯芯片、存儲器。
1.模擬芯片:模擬芯片指由電阻、電容、晶體管組成,用于處理連續形式信號(如聲音、光、溫度等)的集成電路,是連接物理世界與數字世界的橋梁,作為處理外界信號的第一關,從全球模擬芯片終端應用領域看,其廣泛應用于無線通信、汽車、工業、消費電子、電腦等領域,下游應用市場分布復雜。常見的有:電源管理芯片、信號鏈芯片和射頻芯片,其中電源管理芯片是模擬芯片最大的細分市場,是所有電子產品和設備的電能供應中樞和紐帶,具有應用范圍廣、細分品類眾多的特點,包括AC/DC轉換器、LDO(低壓差線性穩壓器)、LED驅動器、馬達驅動器、電源監控器、過流保護、過壓保護等。信號鏈芯片是連接物理世界和數字世界的橋梁,負責對模擬信號進行收發、轉換、放大、過濾等,產品主要包括線性產品、轉換器產品、接口產品三大類。
2.微處理器:由一片或少數幾片大規模集成電路組成的中央處理器。這些電路執行控制部件和算術邏輯部件的功能。微處理器能完成取指令、執行指令,以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作,是微型計算機的運算控制部分。它可與存儲器和外圍電路芯片組成微型計算機。根據應用領域,微處理器大致可以分為三類:通用高性能微處理器、嵌入式微處理器/數字信號處理器、微控制器。
3.邏輯芯片:(Programmable Logic Device,PLD)也稱可編程邏輯器件,PLD是做為一種通用集成電路產生的,他的邏輯功能按照用戶對器件編程來確定。邏輯芯片總伴著邏輯電路,基本上是由與門、或門和非門電路組合而成的。PLD芯片屬于數字類型的電路芯片,而非模擬或混合信號(同時具有數字電路與模擬電路)芯片。常見的有CPU(中央處理器)、GPU(圖像處理器)、ASIC(專用處理器)與FGPA(現場可編程門陣列)等。
3.1. CPU:由運算、控制、存儲三個單元組成,是計算機操作與控制的核心,最早出現于1971年,是為最廣泛使用的計算機系統主控芯片,應用于個人PC機與數據終端服務器。
3.2.GPU:相對CPU,GPU舍棄了部分控制單元,擁有更多的計算單元(即運算器),因此可以高密度執行大量同質化數據運算,而CPU由于具備更多的存儲單元和控制單元,因此更適合進行復雜運算。在功能上,GPU可以視為CPU的巨大補充。
3.3.ASIC:(Application Specific Integrated Circuit)即專用集成電路,是指應特定用戶要求和特定電子系統的需要而設計、制造的集成電路。 用CPLD(復雜可編程邏輯器件)和 FPGA(現場可編程邏輯門陣列)來進行ASIC設計是最為流行的方式之一,它們的共性是都具有用戶現場可編程特性,都支持邊界掃描技術,但兩者在集成度、速度以及編程方式上具有各自的特點。
3.4.FGPA:(Field Programmable Gate Array)是在PAL (可編程陣列邏輯)、GAL(通用陣列邏輯)等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。
4.存儲器:半導體存儲器,是電子數字設備種用來存儲的主要部件,在整個集成電路市場中有著非常重要的地位。存儲器能夠存儲程序代碼來處理各類數據,也能夠在存儲數據處理過程中存儲產生的中間數據和最終結果,是當前應用范圍最廣的基礎性通用集成電路產品。
依據存儲芯片的功能、讀取數據的方式、數據存儲的原理大致區分為易失性存儲器(VolatileMemory)和非易失存儲器(Non-volatileMemory),非易失存儲器在外部電源切斷后仍能夠保持所存儲的內容,讀取速度較慢但存儲容量更大,主要包括EEPROM、FlashMemory(閃存芯片)、PROM(可編程只讀存儲器”)、EPROM(可擦除可編程只讀存儲器)等。易失性存儲分為DRAM和SRAM。
二、光電器件:光電器件的種類很多,但其工作原理都是建立在光電效應這一物理基礎上的,種類主要有: 光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池、光電耦合器件等。
三、分立器件:晶體二極管、三極管、晶體管
1.晶體二極管:固態電子器件中的半導體兩端器件。這些器件主要的特征是具有非線性的電流-電壓特性。此后隨著半導體材料和工藝技術的發展,利用不同的半導體材料、摻雜分布、幾何結構,研制出結構種類繁多、功能用途各異的多種晶體二極管。制造材料有鍺、硅及化合物半導體。晶體二極管可用來產生、控制、接收、變換、放大信號和進行能量轉換等。
2.三極管:也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號,也用作無觸點開關。三極管是半導體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結,兩個PN結把整塊半導體分成三部分,中間部分是基區,兩側部分是發射區和集電區,排列方式有PNP和NPN兩種。晶體三極管(以下簡稱三極管)按材料分有兩種:鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結構形式,但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管,(其中,N是負極的意思(代表英文中Negative),N型半導體在高純度硅中加入磷取代一些硅原子,在電壓刺激下產生自由電子導電,而P是正極的意思(Positive)是加入硼取代硅,產生大量空穴利于導電)。兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。對于NPN管,它是由2塊N型半導體中間夾著一塊P型半導體所組成,發射區與基區之間形成的PN結稱為發射結,而集電區與基區形成的PN結稱為集電結,三條引線分別稱為發射極e (Emitter)、基極b (Base)和集電極c (Collector)。
3.晶體管:一種固體半導體器件(包括二極管、三極管、場效應管、晶閘管等,有時特指雙極型器件),具有檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調制等多種功能。晶體管作為一種可變電流開關,能夠基于輸入電壓控制輸出電流。
四、傳感器:雖然傳感器在半導體產品中占比較少,但它也有著不可忽視的巨大作用。外界的光線、溫度、氣味等存在的變化都需要傳感器來收集。
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