Электрорадиоэлементы и устройства функциональной электроники.

Тема 1 РЕЗИСТОРЫ: РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТОПОЛОГИИ КОРРЕКТИРУЕМЫХ РЕЗИСТОРОВ 1.1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ Задача расчета выбранной топологии корректируемых резисторов (КР) сводит- ся к определению ее геометрических размеров на основании исходных электриче- ских и технологических данных с учетом вида корректировки. Методы расчета зависят от конкретной формы КР и вида корректировки [1]. Но, несмотря на это, все они разработаны на основе единой методики, позволяющей установить взаи- мосвязи между электрическими, технологическими и топологическими парамет- рами КР и выразить их в виде уравнений. Рассмотрим основные положения этой методики. Пленочные резисторы, изготовленные по существующим технологиям, могут иметь отклонения величины сопротивления от номинального как в большую, так и в меньшую сторону. Изменение величины сопротивления резистора в процессе его корректировки выборкой материала резистора происходит только в сторону увеличения сопротивления. Если R - номинал резистора, R γ - допустимая относительная погрешность сопротивления; ТЕХН R γ - технологическая погрешность изготовления; РАСЧ R γ - расчетное значение допустимой относительной погрешности сопротив- ления; R Т - номинальное значение исходного технологического сопротивления; D - диапазон корректировки, то получение заданного сопротивления резистора с по- мощью корректировки возможно, если выполняется условие R Т max ≤ R max , где R max =R(1+ РАСЧ R γ ). Величина номинального значения исходного технологического сопротивления R Т определяется выражением . 1 1 ТЕХН РАСЧ R R Т R R γ γ + + = (1) В случае изготовления КР с элементом корректировки (ЭК) можно также запи- сать 0 ЭК ОСН Т R R R + = , где ОСН R - сопротивление основной части резистора; 0 ЭК R - сопротивление Диапазон корректировки, на величину которого должно изменяться сопротив- ление ЭК, определяется выражением . 1 2 1 ТЕХН ТЕХН ТЕХН min min R R R РАСЧ R Т R R R D γ γ γ γ + ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − = − = (2) В ряде случаев при расчете топологии удобнее в качестве расчетного парамет- ра использовать коэффициент формы резистора КВ Ф R k ρ = . Для корректируемо- го резистора с ЭК коэффициент формы равен сумме коэффициентов основной части и ЭК резистора ЭК ОСН ф Ф Ф k k k + = . Коэффициент формы исходного технологического сопротивления КР опре- деляется выражением . 1 1 ТЕХН R РАСЧ R Ф Т Ф k k γ γ + + = (3) В данной теме рассматриваются методы расчета топологий КР прямоугольной, трапециевидной и Т-образной форм, а также решетчатых КР и с распределенным шунтом. Проводится сравнение топологий КР по параметрам и даются рекомен- дации по их применению в зависимости от назначения резисторов и предъявляе- мых к ним требований. 1.2. РЕЗИСТОРЫ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ Исходными данными для расчета являются конструктивные особенности КР, заключающиеся в расположении контактных элементов, наличии основной части резистора и ЭК; требуемые электрические параметры резистора — величина номи- нала R, допустимая расчетная относительная погрешность номинала , РАСЧ R γ мощ- ность рассеяния резистора Р а; параметры, определяемые технологией, относитель- ная технологическая погрешность сопротивления резистора , ТЕХН R γ удельное по- верхностное сопротивление резистивной пленки ρ КВ, удельная допустимая мощ- ность рассеяния резистивного материала P 0 . Цель расчета — определение геометрических параметров топологии резисто- ра, т.е. размеров ЭК ( ширины b К и длины l К ) и основной части резистора b ОСН и l ОСН . 1.2.1. Корректируемый по ширине резистор при сплошном виде выборки Разработку методики расчета корректируемого по ширине резистора начнем с расчета размеров ЭК. Принимаем, что выборка материала ЭК производится услов- ными ячейками со стороной а одна за другой вдоль линий тока (рис. 1.1). После вы- борки крайнего целого столбца удаляются последующие, пока не будет достигнут заданный номинал резистора. При этом в общем случае будет удалено k целых столбцов и i ячеек k + 1 столбца. В случае максимально допустимого отклонения действительного сопротивления резистора от номинального ЭК должен обеспечить корректировку в диапазоне D. При этом заданный номинал резистора будет достиг- нут при выборке максимального числа столбцов k m. После выборки k m столбцов ши- рина оставшейся части ЭК b P должна обеспечить рассеяние заданной мощности Р а , т.е. должно выполняться условие b К - ak m≥b P. На основании рис. 1.1 и условия а 2 << b Pl К

Электрорадиоэлементы и устройства функциональной электроники: практикум для студентов специальностей 39 02 02 «Проектирование и пр-во РЭС», 39 02 03 «Мед.электроника» всех форм обучения /