МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Розрахунок плівкових конденсаторів Методичні вказівки до курсового проектування (лабораторних і практичних занять) з курсу САПР ЕЛЕКТРОННИХ ПРИЛАДІВ ТА ПРИСТРОЇВ для студентів базового напрямку 6.0908 “ЕЛЕКТРОНІКА” З а т в е р д ж е н о на засіданні кафедри напівпровідникової електроніки Протокол № від 1999 р. ЛЬВІВ 1999 Розрахунок плівкових конденсаторів. Методичні вказівки до курсового проектування (лабораторних і практичних занять) з курсу “САПР електронних приладів та пристроїв” базового напрямку 6.0908“Електроніка“ / Укл. Курило І.В.- Львів: Державний університет “Львівська політехніка”, 1999. - с. Укладач Курило І.В., проф., д.ф.-м.н. Відповідальний за випуск Матковський А.О., проф., д.ф.-м.н. Рецензент Сиротюк С.В., доц., к.ф.-м.н. Конструкції плівкових конденсаторів. Поряд з резисторами конденсатори належать до числа найбільш росповсюджених елементів гібридних мікросхем. По конструкції плівковий конденсатор в більшості випадках являє собою трьохшарову структуру (рис. 1). Він складається з нижньої обкладинки 1, діелектричної плівки 2, і верхньої обкладинки 3. Вся конструкція наноситься на підкладку 4. Площа нижньої обкладинки конденсатора, яка рівна добутку b1L1, більша площі верхньої обкладинки, яка рівна добутку b2L2, а площа діелектричної плівки більше площі нижньої обкладинки. Це виключає можливість замикання обкладинок і усуває похибку від їх зміщення. До матеріалу обкладинок плівкового конденсатора пред’являються наступні вимоги: висока електропровідність, яка забеспечує малі втрати енергії, добра адгезія, мала міграціонна рухливість атомів. Остання з цих вимог не дозволяє використовувати в якості матеріалів обкладинок золото або мідь, тому що для них характерна висока рухливість атомів. Внаслідок їх дифузії в діелектрику можуть виникати короткі замикання. Для виготовлення обкладинок не використовуються також метали з високою температурою випаровування, наприклад нікель або хром. Це пов’язане з тим, що атоми таких металів, набуваючи високу енергію при температурі випаровування, проходять діелектричний шар і викликають коротке замикання обкладинок. Найбільш придатним матеріалом для обкладинок тонкоплівкового конденсатора є алюміній. Алюміній має порівняно невисоку температуру випаровування, а, отже, його атоми мають низьку енергію в процесі напилення. В ряду електропровідності алюміній займає третє місце після золота і срібла, тобто електричний опір обкладинок з алюмінія виявляється достатьньо малим, що забеспечує високу добротність виготовлених конденсаторів. Конденсатори з алюмінієвими обкладинками надійні, оскільки атоми алюмінія мають малу міграційну рухливість. Це пояснюється утворенням на поверхні алюмінія окисного шару Al2O3, який заважає дифузії атомів алюмінія в діелектрик. Для покращення адгезії алюмінія до підложки використовують підшарок титана або хрома. Діелектрик, який використовується в тонкоплівкових конденсаторах, повинен володіти малими діелектричними втратами, високою електричною міцністю, доброю адгезією до підложки і до обкладинок, малим температурним коефіцієнтом емності, стабільністю фізичних параметрів у діапозоні робочих температур, достатньо високою діелектричною проникливістю. Крім цього, температурний коефіцієнт лінійного розширення діелектрика (ТКЛР) повинен бути узгоджений з відповідними коефіцієнтами підложки і матеріала обкладинки. Електричні параметри найбільш часто використовуваних тонкоплівкових конденсаторів приведені в таблиці 1. Таблиця 1. Параметри матеріалів плівкових конденсаторів. Матеріал діелектрика Матеріал обкладинок Діелектрична проникливість на частоті 1кГц, ( Питома ємність С0,пФ/см2 Тангенс кута діелектричних втрат на частоті 1кГц, tg( Температурний коефіцієнт ємності ТКЄ*104, град-1 Електрична міцність Емц*10-6, В/см Стабільність в нормальних умовах за 1000 г Роботи, % Спосіб нанесення ...