Расчёт резисторов и конденсаторов (метода)

Раздаточный материал к практическим занятиям по расчету пленочных резисторов и конденсаторов.Справочные данныеОсновные параметры материалов тонкопленочных резисторовРезистивныйматериалСплав РС-5402Хром ЭРХСплав РС-1734Сплав РС-3710Сплав РС-3001Кермет К50-Сρкв , ОмквВтP0 , см2αR × 10−4 , o1C10050050020003000100002222220.52.010.02.01.0-5...+3ТУ на резистивный материалЕТО.021.048.ТУ4МТУ5-30-70ГОСТ2205-76ГОСТ2205-76ГОСТ2205-76ЕТО.021.048.ТУМатериалконтактных площадок и проводниковAu,Cu,AlAu,Cu,AlAu,Cu,AlAu,Cu,AlAu,Cu,AlAu,AlОсновные параметры диэлектрических материалов тонкопленочных конденсаторовНаименованиематериала диэлектрикаМоноокиськремнияМоноокисьгерманияБоросиликатноестеклоСтеклоэлектровакуумноеС41-1пФC0 × 103 , см2Up ,ВE × 106 , смεαc × 10−4 , o1CТУ на материал510510152.5510152030406030107524151012.610-12.66.3-106.32-35-62БКО.028.004 ТУ1.011-123ЕТО.021.014 ТУ3-440.36ЕТО.035.015 ТУ3-45.21.5-1.8НПО.027.600Расчет пленочных резисторов с коэффициентом формы 1 ≤ K ≤ 10.Исходные данные: номинал сопротивления ( R ) и рассеиваемая мощность ( P ).1.

Сопротивление резистора прямоугольной формы:R = ρкв · K + 2 · RK2. Коэффициент формы резистора К:K=lb3. Переходное сопротивление областей контактов резистивной и проводниковой пленок:RK = (0.01 ÷ 0.02) · R4. Погрешность коэффициента формы:γK =q2 + γ2 + γ2 + γ2 + γ2γRстквtRk5. Производственная погрешность γR :γR = 0.10 ÷ 0.15γR = 0.05 ÷ 0.10для масочного метода.для фотолитографии.6. Температурная погрешность γt :γt = αR · (tmax − 200 C)7. Погрешность за счет старения пленки γст :γст =(0.01 ÷ 0.03)τ,1500τ — время наработки на отказ (8000 ÷ 15000) ч.8. Погрешность переходных сопротивлений контактов γRK :γRK = (0.01 ÷ 0.02)9.

Погрешность воспроизведения резистивной пленки γкв :γкв = (0.01 ÷ 0.03)10. Технологически реализуемая ширина резистора bTmin :bTmin = 200мкмbTmin = 100мкмдля масочного метода.для фотолитографии.11. Ширина резистора, определяемая точностью изготовления bmin :bmin = b + ∆b∆b = ∆l ≥ 10мкмдля масочного метода.∆b = ∆l ≥ 5мкмдля фотолитографии.12. Ширина резистора при которой обеспечивается заданная мощность bPmin :rPP,bmin =K · P0где P0 — удельная мощность рассеивания резистивной пленки.13. Выбор ширины резистора b:b = max{bTmin , bmin , bPmin },округлить b с учетом масштаба топологии ∆.14. Длина резистора l:l = K · b,округлить l с учетом масштаба топологии ∆.Ф:15.

Фактическая нагрузка по мощности P0Ф и погрешность коэффициента формы γKSR = l · bP0Ф =Ф=γKPSR∆l ∆b+lb16. Проверка условий:P0Ф ≤ P0 ,Ф≤γγKkесли условия выполняются — расчет резистора окончен,если условия не выполняются нужно увеличить b или расширить допуск γR .2Расчет пленочных конденсаторовИсходные данные: номинал емкости C , рабочее напряжение UP , коэффициент формы обкладок конденсатора Kc1. Минимальная толщина диэлектрика dmin :dmin =Up Kз,EпрKз = 2 ÷ 32. Относительная погрешность изготовления ёмкости γC :q2 + γ2γc = γc20 + γS2 + γctст3.

Относительная погрешность удельной ёмкости γc0 :γc0 = 0.03 ÷ 0.054. Относительная температурная погрешность конденсатора γct :γct = αC (tmax − 200 C)5. Относительная погрешность, обусловленная старением пленок конденсатора γст :γст =(0.02 ÷ 0.03)τ,1500τ — время наработки на отказ (8000 ÷ 15000) ч.6. Коэффициент формы обкладок конденсатора KC :KC =a0b07. Относительная погрешность активной площади конденсатора γS :γS =q2 − γ2 − γ2 − γ2 =γCстctc0∆a0 (1 + KC )√,KC S∆a0 = ∆b0 = 50 ÷ 100 мкм8. Удельная ёмкость, обусловленная электрической прочностью C0E :C0E =0.0885d(Значение C0E выбирается из таблицы)9. Удельная ёмкость, обусловленная точностью изготовления C0П :C0П = CγS∆a02KC21 + KC10.

Минимальное значение удельной ёмкости C0 :hiC0 ≤ min C0E , C0П11. Фактическое значение толщины диэлектрика d:d=30.0885C012. Площадь верхней обкладки S:S=CC013. Размеры верхней обкладки:a0 =prKC S,b0 =SKC14. Размеры нижней обкладки:A = a0 + 2∆a0 + ha0B = b0 + 2∆b0 + hb0ha0 ; hb0 = 0.1 ÷ 0.2 мм – припуски на совмещение слоев.15. Размеры диэлектрического слоя:AД = A + 2∆a0 + ha0BД = B + 2∆b0 + hb016.

Площадь, занимаемая конденсатором S:S = AД B Д17. Фактическое значение погрешности рабочей площади обкладки γSФ :γSФ =∆a0∆b0+a0b0Если условие γSФ ≤ γ S не выполняется, необходимо увеличить d и провести расчеты заново.18. Фактическое значение напряженности электрического поля E Ф :EФ =UpdЕсли условие E Ф ≤ Eпр не выполняется, необходимо увеличить d и провести расчеты заново.4.