二极管及其应用分析
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二极管及其应用
适用范围 GND 线宽大小 0.75mm
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二极管及其应用
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二极管及其应用
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二极管及其应用
若单面布线,则 只选中Bottom Layer
双面布线
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二极管及其应用
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二极管及其应用
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二极管及其应用
本例中布线设计规则设置主要内容如下。 安全间距规则设置：0.254mm，适用于全部对象； 短路约束规则：不允许短路； 导线宽度限制规则：GND的线宽为0.75mm，VCC的 线宽为0.65mm，其它信号线的线宽为0.5mm，优先级依 次降低； 布线层规则：双面布线； 布线转角规则：45°拐弯； 其它规则选择默认。
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二极管及其应用
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二极管及其应用
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二极管及其应用
5.手工布线调整 调整布线常常需要拆除以前的布线，PCB编辑器中 提供有自动拆线功能和撤消功能，当设计者对自动布 线的结果不满意时，可以使用该工具拆除电路板图上 的铜膜线而只剩下网络飞线。 ⑴撤消操作 ⑵自动拆线 自动拆线的菜单命令在“工具”→“取消布线” 的子菜单中,可以针对全部对象、网络、连接、元件、 Room空间拆除与元件连接的铜膜线。 手工布线调整后的流水灯PCB如图6-41所示。
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二极管及其应用
六、自动布线及手工调整
在PCB设计界面中，执行菜单“自动布线”→“全部 对象”，屏幕弹出“Situs布线策略”对话框，如图6-33 所示。
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二极管及其应用
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二极管及其应用
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二极管及其应用
布线时应根据实际要求设置布线层的走线方式， 如采用单面布线，设置Bottom Layer为Any（底层任意 方向布线）、其它层Not Used（不使用）；采用双面 布线时，设置Top Layer为Vertical（垂直布线）， Bottom Layer层为Horizontal（水平布线），其它层 Not Used（不使用）。 一般在两层以上的PCB布线中，布线层的走线方式 可以选择Automatic，系统会自动设置相邻层采用正交 方式走线。
二极管及其应用
自动布局的效果都不是很理想，存在较多不合理的 自动布局效 地方，因此在自动布局后还要进行手工布局调整。 果不好 本电路采用分组布局，选中【快速元件布局】复选 框，布局效果如图6-14所示，各元件之间存在网络飞线， 体现节点间连接关系，但它不是实际连线，布线时要用 印制导线来代替。 2.手工布局调整 手工布局调整主要是通过移动元件、旋转元件等方 法合理地调整元件的位置，减少网络飞线的交叉。 对于处于锁定状态的元件必须先在“元件属性”中 去除锁定状态才能移动。 布局调整结束后，执行菜单“查看”→“显示三维 PCB板”，显示元件布局的3D视图，观察元件布局是否合 理。 17 手工布局调整后的流水灯电路如图6-15所示 。
二极管及其应用
四、PCB预布线
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二极管及其应用
底层 覆铜
顶层 露铜
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二极管及其应用
4.锁定预布线 有些电路在自动布线前已经针对某些网络进行了 预布线，如果要在自动布线时保留这些预布线，可以 在自动布线器选项中设置锁定所有预布线。 执行菜单“自动布线”→“设定”，屏幕弹出 “Situs布线策略”对话框，选中对话框下方的【锁 定全部预布线】复选框，锁定全部预布线，单击“OK” 按钮退出设置状态。
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二极管及其应用
（二）二极管的单向导电性
实验过程可以说明： （1）加正向电压二极管导通 将二极管的正极接电路中的高电位，负极接低电位，称 为 正向偏置（正偏）。此时二极管内部呈现较小的电 阻，有较大的电流通过，二极管的这种状态称为正向导 通状态。 （2）加反向电压二极管截止 将二极管的正极接电路中的低电位，负极接高电位，称 为 反向偏置（反偏）。 此时二极管内部呈现很大的电 阻，几乎没有电流通过，二极管的这种状态称为反向截 止状态。
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二极管及其应用
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二极管及其应用
七、泪滴使用
所谓泪珠滴，就是在印制导线与焊盘或过孔相连时， 为了增强连接的牢固性，在连接处逐渐加大印制导线宽 度。采用泪珠滴后，印制导线在接近焊盘或过孔时，线 宽逐渐放大，形状就象一个泪珠，如图6-42所示。 添加泪珠滴时要求焊盘要比线宽大，一般在印制导 线比较细时可以添加泪珠滴。
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二极管及其应用
2.布线设计规则（Routing） 在PCB规则和约束编辑器的规则列表栏单击【Routing】 项，系统展开所有的布线设计规则列表，共包含了7个子 规则，主要的子规则说明如下。 ⑴Width（导线宽度限制规则） 导线宽度限制规则用于设置自动布线时印制导线的宽 度范围，可以定义最小宽度（Min Width）、最大宽度 （Max Width）和优选尺寸（Preferred Width），单击每 个宽度栏并键入数值即可对其进行设置，如图6-22所示。 在实际使用中，通常会针对不同的网络设置不同的线 宽限制规则，特别是地线网络的线宽，此时可以建立新的 线宽限制规则。
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二极管及其应用
五、自动布线规则设置
设计规则 列表栏
设计详细 内容栏
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二极管及其应用
1.电气设计规则（Electrical） 电气设计规则是PCB布线过程中所遵循的电气方面的 规则，主要用于DRC电气校验。共包含了4个子规则。 ⑴Clearance（安全间距规则设置） 设置适用 安全间距规则用于设置PCB上不同网络的导线、焊盘、 范围 过孔及覆铜等导电图形之间的最小间距。通常情况下安 全间距越大越好，但是太大的安全间距会造成电路布局 不够紧凑，增加PCB的尺寸，提高制板成本。 安全间距通常设置为10mil～20mil（0.254mm～ 设置最小 0.508mm）。 间距 用鼠标左键单击图6-19中的【Clearance】规则，系 统默认一个名称为“Clearance”的子规则，单击该规则 名称，显示该规则的属性设置信息，可以进行设置。
2.导电能力介于导体和绝缘体之间的物质 称为半导体。
3.常用的半导体材料有 4.半导体的导电能力对 电场、磁场等反应敏感。 、 、 、 等。 、
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二极管及其应用
1、当温度升高时，大多数半导体的导电能力 当温度下降时，这些半导体的导电能力
， 。
2、利用半导体对温度十分敏感的特性，制成了工业自动控 制装置中常用的 。 3、当有光线照射在某些半导体上时，这些半导体就像导体 一样，导电能力很强；当没有光线照射时，这些半导体就像 绝缘体一样不导电，这种特性称为 。 4、利用“光敏”特性可制成光敏电阻、光电二极管、光电 三极管及光电池等光电器件。 5、 完全纯净的半导体 称为本征半导体。 6、在纯净的半导体中，掺入适量的杂质，会使半导体的导 电能力 。 3
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二极管及其应用
设置适用 范围 设置线宽 大小限制
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Biblioteka Baidu
二极管及其应用
1.Clearance Constraint（间距限制规则） 图7-27中选中Clearance Constraint，进入间距限 制规则设置。该规则用来限制具有导电特性的图件之间 的最小间距，在对话框的右下角有三个按钮。 ⑴Add按钮。用于新建间距限制规则，单击后出现图 7-28 所示的对话框。左边一栏用于设置规则适用的范围， 右边一栏是设置设计规则的参数， Connective 下拉列表 框设置适用网络。 设置完毕，单击 OK 按钮，完成间距设计规则的设定， 设定好的内容将出现在设计规则对话框下方的具体内容 一栏中。 ⑵Delete按钮。用于删除选取的规则。 ⑶ Properties 按钮。用于修改设计规则参数，修改 后的内容会出现在具体内容栏中。
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（三）二极管的伏安特性
1.正向特性
2.反向特性
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二极管及其应用
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二极管及其应用
重复16次， 标号依次加1
元件圆 形排列
元件旋转 角度22.5
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二极管及其应用
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二极管及其应用
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二极管及其应用
三、元件自动布局及手工调整 1.元件自动布局 在进行自动布局前，必须在禁布层（Keep out Layer）上规划PCB的电气边界，然后才能载入网络表文 件，预布局的元件必须设定为锁定状态。 执行菜单“工具”→“放置元件”→“自动布局”， 屏幕弹出“自动布局”对话框，如图6-12、6-13所示。
二极管及其应用
主 要 内 容 一、半导体及其特性 二、N型半导体和P型半导体 三、PN结及其单向导电性 四、二极管的结构与图形符号 五、二极管的单向导电性 六、二极管的伏安特性 七、二极管的型号及识别 八、二极管的主要参数 九、二极管的检测 十、其他类型的二极管
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二极管及其应用
一、半导体及其特性
1. 自 然 界 中 的 物 质 ， 按 照 导 电 能 力 的 不 同 ， 可 分 为 、 和 。
二极管及其应用
思考： 1、半导体器件适合存放在高温和强烈的光 照环境中吗？为什么？ 2、本征半导体的导电性能如何？
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二极管及其应用
二、N型半导体和P型半导体
N型半导体：在纯净的半导体硅或锗中掺入 适量的 元素，可形成带 电的自由电 子参与导电，故被称为 ，简称 N型半导体。
P型半导体： 在纯净的半导体硅或锗中掺入适 量的 元素，可形成带 电的空穴参与 导电，故被称为 ，简称P型半导 体。
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二极管及其应用
三、PN结及其单向导电性
将P型半导体和N型半导体结合在一起，在结合处会 PN结： 形成一个特殊的薄层，这个薄层称为PN结。
单向导电性， 电流只能从 PN结的导电特性：
流向 ， 而不能从N端流向P端。
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二极管及其应用
四、二极管
（一）二极管的结构与图形符号
1、结构：普通二极管是由一个PN结加上两条电极引线 做成管芯，从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电 极作为负极，并且用塑料、玻璃或金属等材料作为管壳 封装起来，这样就构成了二极管。 2、极性标识方法： 体积较小时，在其中的一端用一个色环表示负极；无色 环一端就是正极。 体积较大时，常在壳体上印有标明正极和负极的符号。 3、图形符号：
泪珠滴
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二极管及其应用
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二极管及其应用
参数设置完毕，单击“确认”按钮，系统自动添加泪 珠滴。图6-44所示为添加泪珠滴的流水灯PCB，图中针对 所有焊盘添加导线型泪珠滴。
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二极管及其应用
八、设计规则检查（DRC）
设置DRC 报告的内 容
DRC检查 的规则
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二极管及其应用
各项规则设置完毕，单击“运行设计规则检查” 按钮进行检测，系统将弹出“Message”窗口，如果 PCB有违反规则的问题，将在窗口中显示错误信息， 同时在PCB上高亮显示违规的对象，并生成一个报告 文件，扩展名为“.DRC”，用户可以根据违规信息对 PCB进行修改。
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二极管及其应用
⑵Short-Circuit（短路约束规则设置） 短路约束规则用于设置PCB上的导线等对象是否允 许短路。单击图6-19中的【Short-Circuit】规则，系 统默认一个名称为“Short Circuit”的子规则，单击该 不选中表示 不允许短路 规则名称，显示该规则的属性设置信息，如图 6-21所示。 系统默认的短路约束规则是不允许短路。但在一些 特殊的电路中，如带有模拟地和数字地的模数混合电路， 在设计时，这两个地是属于不同网络的，但在电路设计 完成之前，设计者必须将这两个地在某一点连接起来， 这就需要允许短路存在。为此可以针对两个地线网络单 独设置一个允许短路的规则，在两个【匹配对象的位置】 区中分别选中数字地和模拟地，然后选中【允许短回路】 复选框即可。
在元件较多的 电路中使用
在元件较少的 电路中使用
需设置参数
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二极管及其应用
自动布局的效果都不是很理想，存在较多不合理的 地方，因此在自动布局后还要进行手工布局调整。 本电路采用分组布局，选中【快速元件布局】复选 框，布局效果如图6-14所示，各元件之间存在网络飞线， 体现节点间连接关系，但它不是实际连线，布线时要用 印制导线来代替。 2.手工布局调整 手工布局调整主要是通过移动元件、旋转元件等方 法合理地调整元件的位置，减少网络飞线的交叉。 对于处于锁定状态的元件必须先在“元件属性”中 去除锁定状态才能移动。 布局调整结束后，执行菜单“查看”→“显示三维 PCB板”，显示元件布局的3D视图，观察元件布局是否合 理。 16 手工布局调整后的流水灯电路如图6-15所示 。
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适用范围 GND 线宽大小 0.75mm
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二极管及其应用
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二极管及其应用
若单面布线,则 只选中Bottom Layer
双面布线
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二极管及其应用
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二极管及其应用
本例中布线设计规则设置主要内容如下。 安全间距规则设置：0.254mm，适用于全部对象； 短路约束规则：不允许短路； 导线宽度限制规则：GND的线宽为0.75mm，VCC的 线宽为0.65mm，其它信号线的线宽为0.5mm，优先级依 次降低； 布线层规则：双面布线； 布线转角规则：45°拐弯； 其它规则选择默认。
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5.手工布线调整 调整布线常常需要拆除以前的布线，PCB编辑器中 提供有自动拆线功能和撤消功能，当设计者对自动布 线的结果不满意时，可以使用该工具拆除电路板图上 的铜膜线而只剩下网络飞线。 ⑴撤消操作 ⑵自动拆线 自动拆线的菜单命令在“工具”→“取消布线” 的子菜单中,可以针对全部对象、网络、连接、元件、 Room空间拆除与元件连接的铜膜线。 手工布线调整后的流水灯PCB如图6-41所示。
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六、自动布线及手工调整
在PCB设计界面中，执行菜单“自动布线”→“全部 对象”，屏幕弹出“Situs布线策略”对话框，如图6-33 所示。
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二极管及其应用
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二极管及其应用
布线时应根据实际要求设置布线层的走线方式， 如采用单面布线，设置Bottom Layer为Any（底层任意 方向布线）、其它层Not Used（不使用）；采用双面 布线时，设置Top Layer为Vertical（垂直布线）， Bottom Layer层为Horizontal（水平布线），其它层 Not Used（不使用）。 一般在两层以上的PCB布线中，布线层的走线方式 可以选择Automatic，系统会自动设置相邻层采用正交 方式走线。
二极管及其应用
自动布局的效果都不是很理想，存在较多不合理的 自动布局效 地方，因此在自动布局后还要进行手工布局调整。 果不好 本电路采用分组布局，选中【快速元件布局】复选 框，布局效果如图6-14所示，各元件之间存在网络飞线， 体现节点间连接关系，但它不是实际连线，布线时要用 印制导线来代替。 2.手工布局调整 手工布局调整主要是通过移动元件、旋转元件等方 法合理地调整元件的位置，减少网络飞线的交叉。 对于处于锁定状态的元件必须先在“元件属性”中 去除锁定状态才能移动。 布局调整结束后，执行菜单“查看”→“显示三维 PCB板”，显示元件布局的3D视图，观察元件布局是否合 理。 17 手工布局调整后的流水灯电路如图6-15所示 。
二极管及其应用
四、PCB预布线
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二极管及其应用
底层 覆铜
顶层 露铜
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4.锁定预布线 有些电路在自动布线前已经针对某些网络进行了 预布线，如果要在自动布线时保留这些预布线，可以 在自动布线器选项中设置锁定所有预布线。 执行菜单“自动布线”→“设定”，屏幕弹出 “Situs布线策略”对话框，选中对话框下方的【锁 定全部预布线】复选框，锁定全部预布线，单击“OK” 按钮退出设置状态。
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（二）二极管的单向导电性
实验过程可以说明： （1）加正向电压二极管导通 将二极管的正极接电路中的高电位，负极接低电位，称 为 正向偏置（正偏）。此时二极管内部呈现较小的电 阻，有较大的电流通过，二极管的这种状态称为正向导 通状态。 （2）加反向电压二极管截止 将二极管的正极接电路中的低电位，负极接高电位，称 为 反向偏置（反偏）。 此时二极管内部呈现很大的电 阻，几乎没有电流通过，二极管的这种状态称为反向截 止状态。
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二极管及其应用
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二极管及其应用
七、泪滴使用
所谓泪珠滴，就是在印制导线与焊盘或过孔相连时， 为了增强连接的牢固性，在连接处逐渐加大印制导线宽 度。采用泪珠滴后，印制导线在接近焊盘或过孔时，线 宽逐渐放大，形状就象一个泪珠，如图6-42所示。 添加泪珠滴时要求焊盘要比线宽大，一般在印制导 线比较细时可以添加泪珠滴。
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2.布线设计规则（Routing） 在PCB规则和约束编辑器的规则列表栏单击【Routing】 项，系统展开所有的布线设计规则列表，共包含了7个子 规则，主要的子规则说明如下。 ⑴Width（导线宽度限制规则） 导线宽度限制规则用于设置自动布线时印制导线的宽 度范围，可以定义最小宽度（Min Width）、最大宽度 （Max Width）和优选尺寸（Preferred Width），单击每 个宽度栏并键入数值即可对其进行设置，如图6-22所示。 在实际使用中，通常会针对不同的网络设置不同的线 宽限制规则，特别是地线网络的线宽，此时可以建立新的 线宽限制规则。
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五、自动布线规则设置
设计规则 列表栏
设计详细 内容栏
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二极管及其应用
1.电气设计规则（Electrical） 电气设计规则是PCB布线过程中所遵循的电气方面的 规则，主要用于DRC电气校验。共包含了4个子规则。 ⑴Clearance（安全间距规则设置） 设置适用 安全间距规则用于设置PCB上不同网络的导线、焊盘、 范围 过孔及覆铜等导电图形之间的最小间距。通常情况下安 全间距越大越好，但是太大的安全间距会造成电路布局 不够紧凑，增加PCB的尺寸，提高制板成本。 安全间距通常设置为10mil～20mil（0.254mm～ 设置最小 0.508mm）。 间距 用鼠标左键单击图6-19中的【Clearance】规则，系 统默认一个名称为“Clearance”的子规则，单击该规则 名称，显示该规则的属性设置信息，可以进行设置。
2.导电能力介于导体和绝缘体之间的物质 称为半导体。
3.常用的半导体材料有 4.半导体的导电能力对 电场、磁场等反应敏感。 、 、 、 等。 、
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1、当温度升高时，大多数半导体的导电能力 当温度下降时，这些半导体的导电能力
， 。
2、利用半导体对温度十分敏感的特性，制成了工业自动控 制装置中常用的 。 3、当有光线照射在某些半导体上时，这些半导体就像导体 一样，导电能力很强；当没有光线照射时，这些半导体就像 绝缘体一样不导电，这种特性称为 。 4、利用“光敏”特性可制成光敏电阻、光电二极管、光电 三极管及光电池等光电器件。 5、 完全纯净的半导体 称为本征半导体。 6、在纯净的半导体中，掺入适量的杂质，会使半导体的导 电能力 。 3
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设置适用 范围 设置线宽 大小限制
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1.Clearance Constraint（间距限制规则） 图7-27中选中Clearance Constraint，进入间距限 制规则设置。该规则用来限制具有导电特性的图件之间 的最小间距，在对话框的右下角有三个按钮。 ⑴Add按钮。用于新建间距限制规则，单击后出现图 7-28 所示的对话框。左边一栏用于设置规则适用的范围， 右边一栏是设置设计规则的参数， Connective 下拉列表 框设置适用网络。 设置完毕，单击 OK 按钮，完成间距设计规则的设定， 设定好的内容将出现在设计规则对话框下方的具体内容 一栏中。 ⑵Delete按钮。用于删除选取的规则。 ⑶ Properties 按钮。用于修改设计规则参数，修改 后的内容会出现在具体内容栏中。
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（三）二极管的伏安特性
1.正向特性
2.反向特性
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重复16次， 标号依次加1
元件圆 形排列
元件旋转 角度22.5
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二极管及其应用
三、元件自动布局及手工调整 1.元件自动布局 在进行自动布局前，必须在禁布层（Keep out Layer）上规划PCB的电气边界，然后才能载入网络表文 件，预布局的元件必须设定为锁定状态。 执行菜单“工具”→“放置元件”→“自动布局”， 屏幕弹出“自动布局”对话框，如图6-12、6-13所示。
二极管及其应用
主 要 内 容 一、半导体及其特性 二、N型半导体和P型半导体 三、PN结及其单向导电性 四、二极管的结构与图形符号 五、二极管的单向导电性 六、二极管的伏安特性 七、二极管的型号及识别 八、二极管的主要参数 九、二极管的检测 十、其他类型的二极管
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一、半导体及其特性
1. 自 然 界 中 的 物 质 ， 按 照 导 电 能 力 的 不 同 ， 可 分 为 、 和 。
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思考： 1、半导体器件适合存放在高温和强烈的光 照环境中吗？为什么？ 2、本征半导体的导电性能如何？
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二、N型半导体和P型半导体
N型半导体：在纯净的半导体硅或锗中掺入 适量的 元素，可形成带 电的自由电 子参与导电，故被称为 ，简称 N型半导体。
P型半导体： 在纯净的半导体硅或锗中掺入适 量的 元素，可形成带 电的空穴参与 导电，故被称为 ，简称P型半导 体。
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三、PN结及其单向导电性
将P型半导体和N型半导体结合在一起，在结合处会 PN结： 形成一个特殊的薄层，这个薄层称为PN结。
单向导电性， 电流只能从 PN结的导电特性：
流向 ， 而不能从N端流向P端。
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四、二极管
（一）二极管的结构与图形符号
1、结构：普通二极管是由一个PN结加上两条电极引线 做成管芯，从P区引出的电极作为正极，从N区引出的电 极作为负极，并且用塑料、玻璃或金属等材料作为管壳 封装起来，这样就构成了二极管。 2、极性标识方法： 体积较小时，在其中的一端用一个色环表示负极；无色 环一端就是正极。 体积较大时，常在壳体上印有标明正极和负极的符号。 3、图形符号：
泪珠滴
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参数设置完毕，单击“确认”按钮，系统自动添加泪 珠滴。图6-44所示为添加泪珠滴的流水灯PCB，图中针对 所有焊盘添加导线型泪珠滴。
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八、设计规则检查（DRC）
设置DRC 报告的内 容
DRC检查 的规则
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各项规则设置完毕，单击“运行设计规则检查” 按钮进行检测，系统将弹出“Message”窗口，如果 PCB有违反规则的问题，将在窗口中显示错误信息， 同时在PCB上高亮显示违规的对象，并生成一个报告 文件，扩展名为“.DRC”，用户可以根据违规信息对 PCB进行修改。
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二极管及其应用
⑵Short-Circuit（短路约束规则设置） 短路约束规则用于设置PCB上的导线等对象是否允 许短路。单击图6-19中的【Short-Circuit】规则，系 统默认一个名称为“Short Circuit”的子规则，单击该 不选中表示 不允许短路 规则名称，显示该规则的属性设置信息，如图 6-21所示。 系统默认的短路约束规则是不允许短路。但在一些 特殊的电路中，如带有模拟地和数字地的模数混合电路， 在设计时，这两个地是属于不同网络的，但在电路设计 完成之前，设计者必须将这两个地在某一点连接起来， 这就需要允许短路存在。为此可以针对两个地线网络单 独设置一个允许短路的规则，在两个【匹配对象的位置】 区中分别选中数字地和模拟地，然后选中【允许短回路】 复选框即可。
在元件较多的 电路中使用
在元件较少的 电路中使用
需设置参数
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自动布局的效果都不是很理想，存在较多不合理的 地方，因此在自动布局后还要进行手工布局调整。 本电路采用分组布局，选中【快速元件布局】复选 框，布局效果如图6-14所示，各元件之间存在网络飞线， 体现节点间连接关系，但它不是实际连线，布线时要用 印制导线来代替。 2.手工布局调整 手工布局调整主要是通过移动元件、旋转元件等方 法合理地调整元件的位置，减少网络飞线的交叉。 对于处于锁定状态的元件必须先在“元件属性”中 去除锁定状态才能移动。 布局调整结束后，执行菜单“查看”→“显示三维 PCB板”，显示元件布局的3D视图，观察元件布局是否合 理。 16 手工布局调整后的流水灯电路如图6-15所示 。