Расчет тонкопленочных резисторов и конденсаторов. Расчет площади подложки

1.Расчет тонкопленочных резисторов

К пленочным резисторам предъявляются следующие основные требования: стабильность во времени, малая занимаемая площадь на подложке, низкий температурный коэффициент сопротивления, требуемая мощность рассеяния, низкий уровень шумов, малые значения паразитных параметров.

Исходные данные для расчета резисторов приведены в таблице 1.

Исходные данные для расчета резисторов

Таблица 1.

№	Схемное обознач.	Номинал, R, кОм	Относит. погр-ть номинала, γR	Максим. Мощность рассеян. Р, Вт	Максим. Раб. темпер. tmax, 0С	Предполаг. длит. Работы, ч	Относит. погреш. сопр-я, γρ0	Абсолют. погр-ть геом. параметров ∆l, ∆b,м
1	R1	6.8	0.15	0.02	80	10000	0.05	10^(-5)
2	R2	68
3	R3	0.39
4	R4	10
5	R6	18
6	R7	1.8
7	R8	100
8	R9	0,12
9	R10	150
10	R11	150

Все резисторы разбиваем на две группы: R3, R7, R9 – первая группа;R1, R2, R4, R6, R8, R10, R11 – вторая группа.

1.1.Расчет первой группы резисторов

Для первой группы резисторов выбираем тантал

- удельное поверхностное сопротивление ρ0=100 Ом

- удельная мощность рассеяния Р0=3 Вт/см²

- ТКС αR=-2*10^-4

Температурная погрешность зависит от ТКС материала пленки и диапазона рабочих температур: γt=αR( tmax -20)= -2*10^(-4)(80-20)= -0.012.

Допустимая погрешность коэффициента формы:

γкфдоп=γR-γρ0-γст-γt-γк ,

где γст=0,03 – погрешность, обусловленная старением пленки;

      γк=0,01 – погрешность переходных сопротивлений контактов.

γкфдоп=0,15-0,05-0,03-0,012-0,01=0,048

R9=120 Ом

1.Вычисляем коэффициент формы Кф=R/ρ0=120/100=1,2

2.Определяем расчетную ширину резистора:

bточн=(∆b+∆l/Кф)/γкфдоп=(10+10/1.2)/0.048=382 мкм

bp=Pρ0/P0R=0.02*100/300*120=56 мкм

3.Выбираем максимальную ширину резистора:

b=382 мкм

4.Расчетная длина резистора равна: lрасч=bКф=459 мкм

5.Полная длина резистора равна: lполн=lрасч+2L=459+200=658 мкм

6.Площадь резистора равна: S=lполнb=0.658*0.382=0.251 мм²

R7=1,8 кОм

1.Вычисляем коэффициент формы Кф=R/ρ0=1800/100=18

2.Определяем расчетную ширину резистора:

bточн=(∆b+∆l/Кф)/γкфдоп=(10+10/18)/0.048=220 мкм

bp=Pρ0/P0R=0.02*100/300*1800=3,7 мкм

3.Выбираем максимальную ширину резистора:

b=220 мкм

4.Расчетная длина резистора равна: lрасч=bКф=3960 мкм

5.Полная длина резистора равна: lполн=lрасч+2L=3960+400=4360 мкм

6.Площадь резистора равна: S=lполнb=4,360*0.22=0.959 мм²

R3=390 Ом

1.Вычисляем коэффициент формы Кф=R/ρ0=390/100=3,9

2.Определяем расчетную ширину резистора:

bточн=(∆b+∆l/Кф)/γкфдоп=(10+10/3,9)/0.048=262 мкм

bp=Pρ0/P0R=0.02*100/300*390=17 мкм

3.Выбираем максимальную ширину резистора:

b=262 мкм

4.Расчетная длина резистора равна: lрасч=bКф=1021 мкм

5.Полная длина резистора равна: lполн=lрасч+2L=1021+200=1221 мкм

6.Площадь резистора равна: S=lполнb=1,221*0.262=0.32 мм²

1.2.Расчет второй группы резисторов

Для второй группы резисторов выбираем кермет К-50С с параметрами:

- удельное поверхностное сопротивление ρ0=6000 Ом

- удельная мощность рассеяния Р0=2 Вт/см²

- ТКС αR=-3*10^-4

Температурная погрешность зависит от ТКС материала пленки и диапазона рабочих температур: γt=αR( tmax -20)= -3*10^(-4)(80-20)= -0.018.

Допустимая погрешность коэффициента формы:

γкфдоп=γR-γρ0-γст-γt-γк ,

где γст=0,03 – погрешность, обусловленная старением пленки;

      γк=0,01 – погрешность переходных сопротивлений контактов.

γкфдоп=0,15-0,05-0,03-0,018-0,01=0,042

R1=6,8 кОм

1.Вычисляем коэффициент формы Кф=R/ρ0=6800/6000=1,13

2.Определяем расчетную ширину резистора:

bточн=(∆b+∆l/Кф)/γкфдоп=(10+10/1,13)/0.042=449 мкм

bp=Pρ0/P0R=0.02*6000/200*6800=88 мкм

3.Выбираем максимальную ширину резистора:

b=449 мкм

4.Расчетная длина резистора равна: lрасч=bКф=507 мкм

5.Полная длина резистора равна: lполн=lрасч+2L=507+200=707 мкм

6.Площадь резистора равна: S=lполнb=0,707*0.449=0.317 мм²

R2=68 кОм

1.Вычисляем коэффициент формы Кф=R/ρ0=68000/6000=11,3

2.Определяем расчетную ширину резистора:

bточн=(∆b+∆l/Кф)/γкфдоп=(10+10/11,3)/0.042=259 мкм

bp=Pρ0/P0R=0.02*6000/200*68000=8,8 мкм

3.Выбираем максимальную ширину резистора:

b=259 мкм

4.Расчетная длина резистора равна: lрасч=bКф=2927 мкм

5.Полная длина резистора равна: lполн=lрасч+2L=2927+200=3127 мкм

6.Площадь резистора равна: S=lполнb=3,127*0.259=0.81 мм²

R4=40 кОм

1.Вычисляем коэффициент формы Кф=R/ρ0=40000/6000=6,67

2.Определяем расчетную ширину резистора:

bточн=(∆b+∆l/Кф)/γкфдоп=(10+10/6,67)/0.042=274 мкм

bp=Pρ0/P0R=0.02*6000/200*40000=15 мкм

3.Выбираем максимальную ширину резистора:

b=274 мкм

4.Расчетная длина резистора равна: lрасч=bКф=1828 мкм

5.Полная длина резистора равна: lполн=lрасч+2L=1828+200=2028 мкм

6.Площадь резистора равна: S=lполнb=2,028*0.274=0.556 мм²

R6=18 кОм

1.Вычисляем коэффициент формы Кф=R/ρ0=18000/6000=3

2.Определяем расчетную ширину резистора:

bточн=(∆b+∆l/Кф)/γкфдоп=(10+10/3)/0.042=317 мкм

bp=Pρ0/P0R=0.02*6000/200*18000=33 мкм

3.Выбираем максимальную ширину резистора:

b=317 мкм

4.Расчетная длина резистора равна: lрасч=bКф=951 мкм