Конденсаторы изготовляют

В первых учебниках по ЭВМ, в те времена, когда элементной базой вычислительной техники были радиолампы и дискретные элементы: сопротивления, конденсаторы, индуктивности, так и поступали. Описывали, как функционирует сумматор в арифметическом устройстве ЭВМ, выполненный на радиолампах, и другие, достаточно простые функциональные схемы.

* Активными называют элементы, выполняющие функции усиления или иного преобразования сигнала, пассивными — реализующие линейную передаточную функцию (резисторы, конденсаторы, индуктивности).

Гибридной интегральной микросхемой называют ИМС, содержащую диэлектрическое основание (подложку), все пассивные элементы на поверхности которой выполняются в виде однослойных или многослойных пленочных структур, соединенных неразрывными пленочными проводниками, а полупроводниковые приборы, в том числе ИМС и другие компоненты (миниатюрные керамические конденсаторы, индуктивности и др.), размещены на подложке в виде дискретных навесных деталей. Транзисторы и другие полупроводниковые приборы в пленочном исполнении не нашли применения, так как получение в производственных условиях монокристаллических тонких пленок полупроводника с удовлетворительной структурой является очень сложной задачей.

• Пассивные элементы СВЧ-ИМС (конденсаторы, индуктивности, резонаторы, элементы связи, нагрузки и т. д.) могут быть как с распределенными параметрами (в виде отрезков и комбинаций полосковых линий), так и с сосредоточенными параметрами.

Пассивные элементы и компоненты ИС резисторы, конденсаторы, индуктивности и внутрисхемные соединения. Резисторы в тонкопленочных ИС представляют собой или полоску, или пленку определенной конфигурации, нанесенную между двумя контактами на диэлектрическом основании (подложке). Требуемое сопротивление резистора достигается за счет выбора как геометрических размеров пленки (ширины, длины, толщины), так и материала пленки. Пленку резисторов получают осаждением паров нихрома, тантала, нитрида тантала или смеси металлов с диэлектриком, которые носят название керметов. Применение керметов обеспечивает высокое удельное сопротивление. Их получают из хрома и моноокиси кремния одновременным осаждением паров этих веществ на подложку.

2. Как разрабатываются и выполняются пассивные элементы гибридных ИМС (подложки, резисторы, конденсаторы индуктивности, проводники, контактные площадки)?

Пассивные элементы СВЧ-ИМС (конденсаторы, индуктивности, резонаторы, элементы связи, нагрузки и т. п.) могут быть как с распределенными параметрами (в виде отрезков и комбинаций но-лосковых линий), так и с сосредоточенными параметрами. В сантиметровом диапазоне возможно использование элементов обоих типов и их комбинаций. Применение элементов с сосредоточенными параметрами наиболее целесообразно в длинноволновой части сантиметрового и дециметрового диапазонов, где размеры полосковых линий уже велики, а размеры элементов с сосредоточенными параметрами еще не слишком малы и их можно реализовать без больших затруднений.

') Активными называют элементы, выполняющие функции усиления дли иного преобразования сигнала (диоды, транзисторы и др.), а пассивными — элементы, реализующие линейную передаточную функцию (резисторы, конденсаторы, индуктивности).

К пассивным элементам полупроводниковых- интегральных микросхем относятся резисторы и конденсаторы. Индуктивности применяют сравнительно редко из-за ограничения площади, на которой реализуются индуктивности приемлемых номиналов.

Как уже указывалось в гл. 1, в пленочных интегральных микросхемах как пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, индуктивности), так и активные (диоды, транзисторы) выполняются в виде тонких пленок. Однако активные пленочные элементы, не получили пока широкого распространения в связи с технологическими трудностями создания стабильных во времени по электрическим характеристикам пленочных транзисторов. Поэтому широкое распространение получили микросхемы, в которых наряду с пленочными пассивными элементами используются дискретные, в основном бескорпусные, диоды и транзисторы. Они получили название гибридных интегральных микросхем.

По технологическому принципу изготовления гибридные интегральные микросхемы делят на толстопленочные и тонкопленоч-иые. При изготовлении толстопленочных микросхем на изолирующую подложку наносят через сетку-трафарет проводящие, рези-стивные и диэлектрические композиции с последующим вжиганием (резисторы, конденсаторы, индуктивности, проводники). Толщина наносимых пленок, образующих элементы микросхемы, составляет единицы и десятки микрометров. При изготовлении тонкопленочных микросхем пассивные элементы получают путем последовательного нанесения проводящих, резистивных и диэлектрических слоев толщиной порядка десятых и сотых долей микрометра. Необходимая конфигурация элементов в этом случае достигается либо с помощью трафаретов в процессе нанесения пленки, либо путем избирательного химического травления сплошной пленки.

Для конденсаторов установлено три ряда номинальных емкостей: Е6, Е12 и Е24. Число, стоящее после буквы Е, определяет количество номинальных величин в ряду. Каждый ряд задается числовыми коэффициентами. Конденсаторы изготовляют с номинальными емкостями, соответствующими одному из числовых коэффициентов, который надо умножить на 10™ (см. табл. ГШ.6), где для ряда Е6 я = 0, 1, 2, 3, 4; для ряда Е12 я = 0, 2, 3, 4, для ряда Е24 я = 2, 3, 4.

Бумажные конденсаторы изготовляют в виде рулона бумажной ленты, которая находится между лентами алюминиевой фольги. Наибольшее распространение имеют конденсаторы типа КБГ (конденсаторы бумажные герметизированные). Металлобумажные герметизированные конденсаторы. (МБГ-И в цилиндрическом корпусе из керамики; МБГП — в прямоугольном металлическом корпусе; МБМ — малогабаритные) имеют меньшие габариты, чем.бумажные, и обладают способностью самовосстанавливаться при пробое диэлектрика.

Значительно лучшие характеристики имеют танталовые конденсаторы, например типа ЭТО (электролитические танталовые объемные), в которых в качестве электролита используют растворы серной и соляной кислот. Эти конденсаторы выпускают на номиналы 2—1000 мкФ и рабочие напряжения 6—600 В. Танталовые электролитические конденсаторы изготовляют также с сухим электролитом; конденсаторы типа ЭТ (электролитические танталовые), у которых габариты меньше, чем у жидкостных, за счет пропитки вязким электролитом бумаги или ткани.

Толстопленочные конденсаторы изготовляют только прямоугольной (квадратной) формы ( 4.6, а), без компенсаторов с емкостью 50—2500 пФ и допуском ±15%.

Полистирольные конденсаторы изготовляют путем одновременной намотки на оправку пленки полистирола и алюминиевой фольги с числом слоев пленки, равным 2—3. В полученной секции между слоями пленки и фольги остаются воздушные зазоры, уменьшающие емкость и ухудшающие ее стабильность во времени и при колебаниях температуры. Для устранения этих зазоров конденсаторы подвергаются термической обработке — спеканию, при котором секция сжимается, вытесняя воздух из зазоров и обеспечивая плотное прилегание фольги к диэлектрику.

Конденсаторы — специальные емкости, предназначенные для выработки реактивной мощности. По своему действию они эквивалентны перевозбужденному синхронному компенсатору и могут работать лишь как генераторы реактивной мощности. Конденсаторы изготовляют на номинальные напряжения 660 В и ниже мощностью 12,5 — 50 квар в трех- и однофазном исполнениях, а на 1050 В и выше мощностью 25 — 100 квар — в однофазном исполнении. Из таких элементов собирают батареи конденсаторов требуемой мощности, которые могут быть разделены на секции. Схема батареи конденсаторов определяется техническими данными конденсаторов и режимом работы в системе электроснабжения.

Статические конденсаторы изготовляют из определенного числа секций, которые в зависимости от рабочего напряжения и расчетной величины реактивной мощности соединяют между собой параллельно, последовательно или параллельно-последовательно.

Конденсаторы изготовляют следующих типов: КМ1, КМА, КС, КС2, КС2А. Например, КМ 1-0,38 означает, что конденсатор косинусный, с пропиткой минеральным маслом, для внутренней установки, первого габарита, на напряжение 380 В;

обозначают: К — конденсатор косинусный; М — с пропиткой минеральным маслом; С —с пропиткой синтетическим жидким диэлектриком (совтолом); А — исполнение для наружной установки; цифра 2 означает исполнение в корпусе второго габарита. Конденсаторы изготовляют на 220, 380, 500, 660, 1050, 3150, 6300 и 10 500 В. В обозначение типа конденсатора входят цифры, показывающие напряжение и мощность, например тип КМ2-6.3-13 обозначает: конденсатор косинусный, масляный, в корпусе второго габарита, на 6,3 кВ, мощность 13 квар; тип КС-10,5-37,5— конденсатор косинусный, с совтоловым заполнением, в корпусе первого габарита на 10,5 кВ, мощность 37,5 квар. Конденсаторы изготовляют мощностью от 4 до 100 квар.

Конденсаторы изготовляют на номинальные напряжения 220, 380, 660, 3150, 6300 и 10 500 В в однофазном и трехфазном исполне-вии, для внутренней и наружной установки. Конденсаторы допускают работу при длительных повышениях напряжения синусоидальной формы до 110 % номинального значения, возникающих вследствие изменения режима нагрузки в сетях, а также длительную работу при эффективном значении тока до 130 % номинального как за счет повышения напряжения, так и за счет высших гармонических. Поэтому, если в месте присоединения конденсаторной батареи возможны хотя бы временные превышения напряжения сверх 110%, предусматривается защита с выдержкой времени 3—5 мин, отключающая батарею при повышении напряжения сверх 110%. Рекомендуется предусматривать обратное автоматическое включение батареи при снижении напряжения до 1.10%.

Конденсаторы изготовляют масляные (КМ) и соволовые (КС). При пропитке сово-лом или другим синтетическим жидким диэлектриком значительно улучшаются объемные характеристики конденсаторов и увеличивается их надежность. Диэлектрическая проницаемость совола примерно вдвое больше, чем масла. Мощндсть соволового конденсатора при одинаковом объеме примерно на 30-— 50 % больше масляного. Однако соволовые конденсаторы не могут работать при температуре ниже — 10°С, тогда как масляные допускают —40 °С, и это является существенным их преимуществом.