Расчет тонкопленочного конденсатора

| Категория реферата: Рефераты по радиоэлектронике
| Теги реферата: контрольная по русскому, семейные реферат
| Добавил(а) на сайт: Jaushev.

где — температурные коэффициенты обкладок конденсатора, диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрика соответственно.

Поскольку все слои конденсатора жестко сцеплены между собой, а нижняя обкладка—с подложкой, . Так как значение ТКЛР подложек мало и ему соответствует то ТКС определяется , т. е.

Коэффициент старения определяет изменение емкости конденсатора, которое происходит вследствие деградационных явлений в пленке диэлектрика за время

:

где — коэффициент старения диэлектрической проницаемости.

Современная технология позволяет получать тонкопленочные конденсаторы любой конструкции (см. рис. 1) с емкостью 100.103 пФ, допуском ±(5—20)%,

, ТКС=

, добротностью Q=10—100 и . При этом форма конденсатора может быть не только прямоугольной, но и фигурной для наилучшего использования площади подложки.

РАСЧЕТ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ.

Исходными данными для расчета тонкопленочных конденсаторов являются: номинальная емкость С,[пФ]; допуск на номинал ± С[%]; максимальное рабочее напряжение [В]; рабочая частота [Гц]; тангенс угла потерь ; диапазон рабочих температур [°С]; технологические данные и ограничения, в том числе погрешность воспроизведения удельной емкости и линейных размеров обкладок или их относительные cреднеквадратические отклонения коэффициент старения ; продолжительность работы или хранения и др.

Методика расчета

1. По заданной технологии и данным таблицы выбирают материал диэлектрика. Критериями выбора материала являются максимальные значения и минимальные значения ТКС, . Отметим, что на выбор материала диэлектрика существенно влияет область применения ИМС.

Так, конденсаторы на основе ИБС и АСС, которые обладают наибольшей диэлектрической постоянной , применяют в линейных ИМС на частотах до 10 МГц, когда требуется высокая степень интеграции, повышенная стабильность параметров и надежность в эксплуатации. В ИМС частотной селекции и БИС, работающих при высоких температурах, целесообразно использование конденсаторов на основе БСС, которые обладают наименьшим

ТКС и наибольшими значениями Q, в широком диапазоне частот и температур.

Конденсаторы на основе SiO и GeO, имевшие ранее широкое распространение ввиду простоты технологии, в настоящее время находят ограниченное применение из-за недостаточно высокой стабильности и надежности.
2. Из условия обеспечения электрической прочности с помощью ( ) определяют минимальную толщину диэлектрика. Значение d должно находиться в пределах 0,2—0,8 мкм.
3. Определяют удельную емкость конденсатора исходя из условий электрической прочности:

4. В зависимости от требуемых значений С, и С и руководствуясь рекомендациями ( ) выбирают конструкцию и форму конденсатора.
5. Определяют относительную температурную погрешность

а по ( ) — относительную погрешность обусловленную старением.
6. Используя ( ), определяют допустимую погрешность площади конденсатора при условиях

При этом
7. По конструктивно-технологическим данным на ограничение линейных размеров ( ) и выбранному значению с помощью (

) определяют максимальное значение удельной емкости .
8. Выбирают минимальную удельную емкость из условия

которое обеспечивает заданное значение Up и требуемое значение
6С.
9. По заданному значению С; и полученному по ( ) значению Со определяют коэффициент, учитывающий краевой эффект:

10. Определяют площадь перекрытия диэлектрика обкладками конденсатора с учетом коэффициента К:

При этом, если в результате расчетов по ( ), ( )
S2см2, то требуется выбрать другой диэлектрик с большим значением либо использовать дискретный конденсатор.

11. С учетом коэффициента определяют размеры верхней обкладки. Для обкладок квадратной формы . Полученные и округляют до значений, кратных шагу координатной сетки с учетом масштаба топологического чертежа.
12. С учетом допусков на перекрытие определяют размеры нижней обкладки

и диэлектрика

где q — размер перекрытия нижней и верхней обкладок; f — размер перекрытия нижней обкладки и диэлектрика. Для конструкции рис. 1, б