Варианты конструкции тонкопленочного резистора.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

По сравнению с диффузионным резистором (ДР) тонкопленочные резисторы (ТПР) обладают более высокими значениями удельного поверхностного сопротивления и более низким температурным коэффициентом сопротивления.

Некоторые разновидности ТПР представлены на рисунке 15.

Рисунок 15. Тонкопленочные резисторы.

Наиболее распространенной формой ТПР является прямоугольная форма, как самая простая по технологическому исполнению. ТПР могут быть изготовлены масочным методом, с помощью фотолитографии или смешанным (масочным и фотолитографией).

Одним из основных параметров, характеризующих ТПР, является коэффициент формы К_ф=l/b и в зависимости от его значения выбирают конфигурацию резистора. Коэффициент формы ТПР простой прямоугольной формы, изготавливаемого по масочной технологии, должен находится в пределах 0,5≤K_ф≤10. Нижний предел этого равенства связан с возможностью возникновения значительных погрешностей сопротивления при K_ф≤0,5 вследствие погрешностей совмещения масок для резистивных и проводниковых пленок (контактных площадок). Верхний предел неравенства ограничен необходимостью сохранения жесткости маски.

Резисторам с K_ф>10 целесообразно придавать форму “меандра”. Применение фотолитографии при изготовлении ТПР позволяет расширить указанные пределы, однако и в этом случае верхний предел коэффициента формы рекомендуется ограничить K_ф<50. Верхний предел K_ф ТПР с металлическими перемычками практически неограничен.

Методика расчета тонкопленочного резистора

Исходными данными для расчета пленочных резисторов являются :

- номинальное значение сопротивления R с допустимой относительной погрешностью g_R(15%)

- значения рассеиваемой мощности Р (20 mBт);

- максимальная рабочая температура T_max (80°С)

- время наработки 5000 часов

- основные конструктивные и технологические ограничения.

Порядок расчета ТПР

1. Выбрать материал резистивной пленки с удельным поверхностным сопротивлением r_s по таблице.

Таблица 3

Материалы для тонкопленочных резисторов

Материал	Удельное поверхностное сопр. r_s ,Ом/	Температурный коэффициент удельного сопр. a_R_{, 1/град}	Удельная мощность рассеяния Ро, мВт/мм²	Коэффициент старения уд.сопр.a_{ст ,}1/час
Хром	500	1,2	10
Тантал	100	2	30
Нихром	300	1	20

2. Определение допустимой относительной погрешности коэффициента формы.

Полная относительная погрешность ТПР состоит из суммы из суммы относительных погрешностей :

g_R= g_Кф + g_r_s + g_Rт + g_Rст+ g_Rк

где:

g_кф – относительная погрешность коэффициента формы ;

g_r_s - относительная погрешность воспроизведения удельного поверхностного сопротивления , не превышает 5%.

g_Rт=a_R(Т_мах–Т₀), Т₀-температура окружающей среды (20°С).

g_Rст = ; – коэффициент старения удельного сопротивления резистора – (таблица 1), t- время наработки.

g_Rк - относительная погрешность переходного сопротивления контактов (2% ) .

Найти относительную погрешность коэффициента формы :

g_Кф= g_R – (g_r_s + g_Rт + g_Rст + g_Rк)

Если значение g_кф <0 , то это значит, что изготовление резистора заданной точности из выбранного материала не возможно. Нужно выбрать другой материал, имеющий значения g_Rт, g_Rст,

4. Найти значения коэффициента формы для резистора и определить его конструкцию

К_ф = l/b = R/r_s

1<K_ф<10 рекомендуется резистор прямоугольной формы ;

K_ф>10 – резистор типа “меандра” или составной ;

0,5<K_ф<1 резистор прямоугольной формы, у которого длина, меньше ширины при K_ф<0,5 , конструировать резистор не рекомендуется.

Резистор прямоугольной формы

1.Определить расчетное значение ширины резистора, которое удовлетворяет условию:

b_расч =max(b₀, b_т, b_p),

где b₀ – минимальная ширина резистора, определяемая технологическими органичениями (100 мкм); b_p - минимальная ширина резистора, определяемая допустимой мощностью рассеяния, которая рассчитывается по формуле:

b_р= , где Ро- максимальная удельная мощность рассеяния

b_т - минимальная ширина резистора, обеспечивающая заданную точность его изготовления, определяемая выражением:

где - абсолютная погрешность линейных размеров резистора, равна 10 мкм.

За ширину резистора принимают ближайшее (большее) значение b, кратное шагу координатной сетки, принятому при построении топологического чертежа.

2. Определить длину резистора l из выражения:

где R – заданное номинальное значение сопротивления, n – количество контактных переходов; r_к – удельное переходное сопротивление контактов 0,05 Ом*мм²; l_к – значение перекрытия контакта (рисунок 15), определяется по рассчитанному значению r_s.

r_s, Ом/кв до 50 50-200 200-500 более 500

l_k*10³, м 0,7 0,5 0,4 0,2

За длину резистора l принимают ближайшее значение, кратное шагу координатной сетки.

Вопросы для защиты:

1. Напишите формулы для расчета сопротивления пленочного резистора.

2. Что такое коэффициент формы резистора?

3. Нарисуйте пленочные резисторы различной конфигурации. Какие значения коэффициента формы им соответствуют?

4. Какие материалы используются для изготовления пленочных резисторов?

Расчетная работа N4

Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 746; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!