Расчёт тонкоплёночных резисторов

Методика расчёта:

Расчет резисторов начинают с выбора резистивного материала. Для этого определяют оптимальное значение сопротивления квадрата резистивной пленки, минимизирующее площадь резисторов, , где R_i - номинальное значение сопротивления i-го резистора. По табличным значениям выбирают материал с сопротивлением квадрата резистивной пленки » и тем самым определяют другие параметры материала: удельную мощность рассеивания P₀, температурный коэффициент сопротивления (ТКС) a_R.

Далее находят допустимую относительную погрешность коэффициента формы

g_k = g_R - g_r_кв - g_Rt - g_R _t - g_R_к.

Резистивный материал выбран верно, если g_k > 0.

По заданной относительной погрешности g_R выбирается метод формирования конфигурации резистора: масочный (g_R = 10...15%) или фотолитографический (g_R = 5...10%).

Находят коэффициент формы резистора k = R/r_кв. При масочном методе, если 1 £ k £ 10, резистор выполняется в виде прямоугольной полоски

если k >10, то резистор выполняется в виде составного или меандра,

если k<1, то резистор тоже прямоугольной формы, длина которого меньше ширины. Тонкопленочные резисторы в виде прямоугольной полоски при фотолитографическом методе могут иметь коэффициент формы 1 < k < 50, при коэффициенте формы k < 1 – резистор тоже прямоугольной формы, длина которого меньше ширины, при k >50 – меандр. Далее индивидуально для каждого метода и коэффициента формы проводят расчёт размеров тонкоплёночных резисторов.

Определение оптимального значения сопротивления квадрата резистивной плёнки:

По таблице, приведенной в пособии к курсовой работе, выбираем материал и представляем результат в виде (табл. 1):

Табл. 1

Резистивный материал	r_кв, Ом/кв	P₀, Вт/см²	a_R×10⁴, 1/^oC	ТУ на резистивный материал	Материал контактных площадок и проводников
Сплав РС-3710	2000	2	2.0	ГОСТ2205-76	Au,Cu,Al*

Находим допустимую относительную погрешность коэффициента формы .

Для этого зададимся следующими параметрами:

Относительная погрешность сопротивления резистора ;

Относительная погрешность квадрата резистивной плёнки ;

Относительная температурная погрешность ;

Относительная погрешность резистора, обусловленная старением ;

Относительная погрешность контактных переходов резистора .

Находим коэффициент формы резисторов:

1) Расчёт резистора R1 с коэффициентом формы К1=16,5:

Положим, что необходимое перекрытие резистивного и проводящего слоёв, а также припуск на совмещение слоёв МСБ соответственно равны значениям:

Находим расчетную ширину резистора b = max{b_min^Т, b_min^П, b_min^Р}.

Минимальная технологически реализуемая ширина ;

Минимальная ширина резистора, обеспечивающая допустимую относительную погрешность коэффициента формы м;

Минимально допустимая ширина резистора, обеспечивающая заданную мощность рассеяния .

Таким образом, расчётная ширина резистора равна .

Определение длины резистора по известной ширине:

Полная длина резистора:

Ширина контактной площадки:

Тогда площадь тонкопленочного резистора равна:

Проверка результатов:

Определение фактического значения удельной мощности, рассеиваемой резистором.

Определение фактической относительной погрешности коэффициента формы.

Определение фактической относительной погрешности резистора.

Каждое из условий выполняется.

2) Расчёт резистора R4 с коэффициентом формы К1=0,5:

Находим расчетную длину резистора l = max{l_min^Т, l_min^П, l_min^Р}.

Минимальная технологически реализуемая длина ;

Минимальная длина резистора, обеспечивающая допустимую относительную погрешность коэффициента формы м;

Минимально допустимая длина резистора, обеспечивающая заданную мощность рассеяния .

Таким образом, расчётная длина резистора равна м.

Определение ширины резистора по известной длине: м;

Полная длина резистора: м;

Ширина контактной площадки: м;