Расчёт тонкоплёночных резисторов и конденсаторов. Определение минимальной толщины диэлектрического слоя и оптимального сопротивления квадрата резистивной плёнки. Выбор материала и транзистора. Разработка гибридной интегральной микросхемы усилителя.
Аннотация к работе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский энергетический институт» в городе СмоленскеАктивная элементарная база современной электроники представляет собой широкий спектр силовых полупроводниковых приборов (СПП), интеллектуальных модулей и интегральных схем. Такое многообразие объясняется растущими потребностями устройств промышленной электроники в надежных твердотельных ключевых приборах с высокими динамическими характеристиками и коммутируемыми мощностями, которые достигаются в ходе постоянного совершенствования структур и технологий Постоянное совершенствование приборов и технологий требует изучения базовых структур СПП, их характеристик, параметров, а также методов исследования последних. В тонкопленочных интегральных схемах пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, индуктивности) и межэлементные соединения изготавливаются в виде пленок толщиной менее 1 мкм, нанесенных на диэлектрическую подложку. ГИС представляют собой комбинацию пленочных элементов и навесных компонентов, к которым относятся бескорпусные дискретные приборы (диоды, транзисторы, кристаллы полупроводниковых интегральных схем), расположенных на общей подложке. Разработка ГИС состоит из нескольких этапов: анализ технического задания; выбор технологии изготовления ГИС; расчет элементов и выбор компонентов ГИС с учетом технологических ограничений; разработка топологии; выбор подложки и корпуса ГИС; проверка качества разработано топологии; оформление конструкторской документации и расчетно-пояснительной записки для изготовления ГИС.1.1. методического пособия подбираем значения для этого слояТогда имеем: Т.к. в схеме предусмотрены резисторы с известным соотношением, то формула для них имеет вид: Вычислим для делителей: = С целью снижения стоимости платы, резистор R14 представим как два резистора типа меандр R14 и R16. для R3, R15, проектируем резистор прямоугольной формы, у которого длина меньше ширины; для R4,R14,R16 формируем резистор типа меандр. 1.5 Расчет полосковых резисторов прямоугольной формы R1, R5, R8, R9, R11 ширина: длина: е - размер перекрытия резистора и контактных площадок. площадь: 1.6 Расчет резисторов прямоугольной формы, у которых длина меньше ширины R3, R6, R7, R15 длина: ширина: площадь: 1.7 Расчет резисторов сложной формы типа меандр R6 Ширина резистивной полоски: длина: ширина: площадь: Расчет резисторов сложной формы типа меандр R14: (чтобы избежать повышение себестоимости схемы, за счет чип-элемента, представим R14 как два последовательно соединенных меандра и обзовем один из них R16)Материал Параметры для напыления диэлектрика для напыления обкладок удельное поверхностное сопротивление пленки обкладок ?s, Ом/? удельная емкость Со, ПФ/мм2 рабочее напряжение Uраб, В диэлектрическая проницаемость ? при f=1КГЦ тангенс угла диэлектрических потерь tg? при f=1КГЦ электрическая прочность Епр, МВ/см рабочая частота f, МГЦ, не более Температурный коэффициент емкости TKC при Т=-60?125 ОС, 1/ОС Кз=2,5 - коэффициент запаса электрической прочности. 2.5 Удельная емкость конденсаторов, исходя из обеспечения требуемой точностиконденсаторы С1,С2,С3 - проектируются навесными конденсатор С7 - проектируется навеснымПозиционное обозначение Номинал Точность Мощность, МВТ ширина, b, мм длина, l, мм площадь, S, мм2 R1 10 КОМ ±15% (подстройка 2%) 0,1 0,95 1,1 1,42Конденсаторы также C1, C2, C3 имеют одинаковые параметры и емкость равную 5 МКФ, поэтому для них выберем чип-конденсаторы типа K53-65, которые выпускает ОАО Элеконд. Конденсатор С7 имеет номинальную емкость равную 150 НФ.Для транзистора КТ342А выберем его аналог КТ369А-1, его параметры приведены в таблице ниже.5.1 Общая площадь, занимаемая пленочными элементами SRI - площадь i-го резистора; SCI - площадь i-го конденсатора; SAI - площадь i-го навесного компонента; Ski - площадь i-й контактной площадки. k - коэффициент запаса по площади (k=2?3). Тогда: В нашем случае подходит типоразмер №6: № типоразмера Ширина, мм Длина, мм Площадь, мм2 Толщина, мм Материал подложки Он выдерживает резкие перепады температур, обладает высоким электрическим сопротивлением, газонепроницаем, механически прочен.Он заключается в нанесении каждого слоя тонкопленочной структуры через специальный трафарет (съемную маску), с определенной точностью повторяющий геометрию проводящих, резистивных или диэлектрических элементов микросхемы. При масочном методе рекомендуется такая последовательность формирования слоев для изготовления ГИС, содержащих резисторы проводники, пересечения пленочных проводников, конденсаторы. Для изготовления свободных масок следует использовать механический способ (сочетание механической обработки с химическим травлением).
План
Содержание
Введение
Техническое задание
1. Расчет тонкопленочных резисторов
1.1 Определение оптимального сопротивления квадрата резистивной пленки
1.2 Определение значений для каждого из слоев
1.3 Определение допустимой погрешности коэффициента формы
1.4 Определение конструкции по значению коэффициента формы
1.5 Расчет полосковых резисторов прямоугольной формы
1.6 Расчет резисторов прямоугольной формы, у которого длина меньше ширины
1.7 Расчет резисторов сложной формы типа меандр
2. Расчет тонкопленочных кондесаторов
2.1 Выбор материала
2.2 Определение минимальной толщины диэлектрического слоя
2.3 Определение удельной емкости конденсатора
2.4 Определение допустимой погрешности активной площади конденсаторов
2.5 Определение удельной емкости конденсаторов, исходя из обеспечения требуемой точности
2.6 Определение минимальной удельной емкости
2.7 Определение коэффициента, учитывающего краевой эффект
2.8 Определение площади верхней обкладки конденсаторов
2.9 Определение размеров верхней обкладки
2.10 Определение размеров нижней обкладки и диэлектрика
2.11 Определение площади, занимаемой конденсаторами
3. Результат расчета всех тонкопленочных элементов