Тепер можна оцінити питому ємність діелектрика із виразів

С’₀ = 0,0885 ε /d;

де ΔА - абсолютна похибка відтворення розмірів тонкоплівкового конденсатора, яка дорівнює для маскового методу ± 10-3 см; К_ф= = А₁/В₁- коефіцієнт форми прямокутного конденсатора.

Обравши кінцеве значення питомої ємності С₀ з вимоги С’₀ < С₀ < С”₀, уточнюють товщину діелектрика з виразу

d = 0,0885 ε/С₀.

Визначивши з відношення S = С/С₀активну площу обкладок конденсатора, розраховують геометричні розміри конденсатора за мулами:

розміри верхньої обкладки

;

розміри нижньої обкладки

А₂= А₁+ 2 (ΔА + ψ); В₂= В₁+ 2 (ΔА + ψ);

розміри діелектричного шару

А₃ = А₂+ 2 (ΔА + ψ); В₃= В₂+ 2 (ΔА + ψ);

де ψ - похибка установки і суміщення масок, см.

При конструктивному розрахунку тришарових плівкових конденсаторів з малою площею обкладок (менше 5 мм²) необхідно враховувати крайовий ефект, при наявності якого ємність конденсатора визначається формулою

С = 0,0885 εS/Kd,

де К - поправочний коефіцієнт, який враховує крайовий ефект і визначається з графіка. Далі методика розрахунку аналогічна поданій вище.

Технологічні методи нанесення на основу провідних і діелектричних плівок такі самі, що і при виготовленні плівкових резисторів.

Котушки індуктивності.Тонкоплівкові котушки індуктивності в гібридних ІМС виконують на підкладці у вигляді одновиткових або багатовиткових спіралей. Найпоширеніші котушки індуктивності у вигляді плоскої багатовиткової спіралі круглої (рис. 2.17, а)або прямокутної (рис. 2.17, б)форми.

Для розрахунку тонкоплівкової котушки індуктивності необхідно знати такі дані: індуктивність L, добротність Q і робочу частоту ƒ. В результаті конструктивного розрахунку повинні бути визначені внутрішній D_BН і зовнішній D_ЗОВНдіаметри спіралі, її крок t,товщина провідного шару h і число витків N.

На початку розрахунку вибирають форму спіралі. Якщо потрібно мати високу добротність котушки індуктивності. то спіраль беруть круглої форми, оскільки довжина її струмопроводу менша, ніж у прямокутної спіралі. Щоб забезпечити мінімальну площу, яку займає котушка індуктивності, спіраль вибирають прямокутної форми.

Рис. 2.17

Внутрішній діаметр D_BН визначається розміром внутрішньої контактної площинки і, як правило, дорівнює 0,5 мм. зовнішній діаметр D_ЗОВНвизначають з відношення (D_BН / D_ЗОВН)_орt = 0,4 для спіралі круглої форми і (D_BН/D_ЗОВН)_орt = 0,362 для спіралі квадратної форми.

Потім за графіком (рис. 2.18) знаходять значення коефіцієнта К, після чого обчислюють крок спіралі

Число витків N тонкоплівкової котушки індуктивності визначається за формулою N = (D_ЗОВН - D_BН)2t.

Визначивши товщину h провідного шару h = (2 ... 4)y, де y відстань, на яку поширюється електромагнітна хвиля в матеріалі плівкового провідника: (мкм); К₁- коефіцієнт, який залежить від матеріалу плівкового шару (для Сu К₁= 0,39, для Аg К₁= 0,37, для Аl К₁= 0,51); λ - довжина хвилі, см, розраховують ширину провідної плівки b₀, при якій забезпечується задана добротність Q без урахування скін-ефекту, тобто

де ρ - питомий опір матеріалу плівкового провідника, Ом·см.

Ширина провідної плівки з урахуванням скін-ефекту

b = (1,5...2) b₀ (мм).

Матеріалом для плівкових котушок індуктивності найчастіше є алюміній, рідше - срібло, мідь, латунь, нікель. Максимальне значення індуктивності для плівкових схем не перевищує 10 мкГн при порівняно невеликій добротності (Q = 50), обумовленій втратами в омічному опорі котушок. Добротність тонкоплівкових котушок індуктивності суттєво залежить від матеріалу основи.

Рис. 2.18

Провідники і контактні площинки.Плівкові пасивні елементи і навісні компоненти гібридних ІMС з’єднують у відповідну схему за допомогою плівкових провідників і контактних площинок. Такі провідні елементи повинні мати хорошу електропровідність, не вносити спотворень в сигнали, які передаються, не створювати паразитних зворотних зв'язків і мати надійний, невипрямляючий малошумний контакт з елементами і компонентами схеми. Задовольнити одночасно всі ці, часто суперечливі, вимоги нелегко. Наприклад, зменшення ширини плівкового провідника приводить до зменшення паразитної ємності, однак при цьому збільшується його індуктивність, що, в свою чергу, може викликати спотворення сигналів, які передаються.

Матеріалами для нанесення плівкових провідників і контактних площинок найкращими є золото, срібло, мідь і алюміній. Недоліком волотаі міді є погана адгезія до підкладки; срібла і міді - висока міграційна рухливість атомів. Тому вказані матеріали використовують у поєднанні з підшарами нікелю, хрому, ванадію.

Тема З. ОПТОЕЛЕКТРОННІ ЕЛЕМЕНТИ TА СИСТЕМИ

Вихідним матеріалом сучасних електронних пристроїв є тверде тіло, в якому можуть протікати не лише електричні, а й інші процеси, зв'язані з магнітними, тепловими, оптичними, а також механічними явищами. Неелектричні процеси в твердому тілі тісно пов'язані з електричними процесами певними законами.

Електронні пристрої та системи , в яких використовують разом з традиційними електричними ефектами неелектричні, лежать в основі нового напряму в електроніці - оптоелектроніці.

Оптоелектроніка - це область електроніки, в якій вивчаються як оптичні, так і електронні явища в тілах, а також розглядаються питання перетворення оптичних сигналів в електричні і навпаки.

Практичною реалізацією таких явищ є створення оптоелектронних елементів (пристроїв) та інформаційних оптоелектронних систем. Основними структурними елементами оптоелектроніки е джерела світла, фотоприймачі, індикатори, лінії зв'язку, оптрони, які використовуються у створенні оптоелектронних систем оптичної пам'яті, оптичного зв'язку тощо. Такі пристрої та системи знаходять широке застосування в області промислової електроніки.

Матеріальна база оптоелектроніки значно багатша та різноманітніша за матеріальну базу електроніки. Якщо, наприклад, найскладніші електронні пристрої (інтегральні мікросхеми) функціонують по суті на основі окремих напівпровідникових пристроїв з p-n-переходами, або пристроїв, виконаних за структурою метал-діелектрик-напівпровідник (пасивні елементи виключаються), то оптоелектронні пристрої використовують цілий набір матеріалів: напівпровідники, сегнетоелектрики, феромагнетики, п'єзоелектрики, леговане та халкогенідне скло, деякі органічні матеріали (сахароза, желатин та ін.). Оптоелектронні пристрої - твердотілі. Це дозволяє використовувати для їх виготовлення методи сучасної інтегральної технології. Такий напрям функціональної електроніки називають функціональною мікроелектронікою. Потрібно відзначити, що в пристроях функціональної мікроелектроніки використовується не тільки технологічна інтеграція, яка характерна для напівпровідникових та гібридних ІС, а й функціональна інтеграція, тобто застосування в одному пристрої кількох фізичних явищ.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ТОНКОПЛІВКОВІ ГІБРИДНІ ІНТЕГРАЛЬНІ МІКРОСХЕМИ	\|	ОСОБЛИВОСТІ ОПТОЕЛЕКТРОНІКИ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.