Конденсаторов конденсаторы

При изготовлении диэлектрических слоев толстопленочных конденсаторов используют пасты, которые содержат ти-танат бария или диоксид титана, имеющие высокую диэлектрическую проницаемость. Титанат бария позволяет получить удельную емкость С0 « 8000 пФ/см2 при толщине пленки около 25 мкм. Конденсаторы на основе титаната бария характеризуются большими диэлектрическими потерями на высоких частотах, поэтому их применяют только в качестве блокировочных и разделительных. Пленки на основе диоксида титана обеспечивают С0 ~ 1000 пФ/см2 и малые потери на частотах до 500 МГц. Стеклоэмали без добавок имеют малую диэлектрическую проницаемость и используются в качестве изоляционных материалов в местах пересечения проводников.

Устройство, состоящее из одного кристалла, выполняющего функции нескольких активных и пассивных элементов схемы без внешних соединений называется твердой схемой. Для изготовления твердых схем в полупроводниковой пластине формируют участки, образующие электронно-дырочные переходы и объемные сопротивления. В качестве конденсаторов используют электронно-дырочные переходы, включенные в непроводящем направлении. Иногда для получения емкости в твердой схеме на поверхность кристалла наносят слой окислов, являющийся диэлектриком, и накладывают на него металлическую пленку. Различают две разновидности твердых схем: интегральные схемы, отдельные участки которых эквивалентны обычным элементам схем радиоэлектроники, и функциональные схемы, в которых трудно выделить отдельные участки, аналогичные обычным элементам радиоэлектронных схем.

Для создания конденсаторов используют также структуру типа металл—диэлектрик —полупроводник (МДП) ( 3.44). Одной из обкладок такого конденсатора служит высоколегированный слой полупроводника (я1 на 3.44), другой — пленка металла, нанесенная на поверхность ди-

тав схемы, а по надежности уступают им. В качестве нижней обкладки таких конденсаторов используют тонкий слой металла, который наносят непосредственно на подложку. Эта обкладка должна иметь малые сопротивление и толщину. Увеличение сопротивления обкладки приводит к увеличению последовательного сопротивления конденсатора. Если увеличить толщину обкладки, то возможен разрыв тонкого слоя диэлектрика в том месте, где он переходит с нижней обкладки на подложку (зона А на , 12.4, а). Поэтому для нижней обкладки должны применяться металлы с хорошей проводимостью.

Для получения толстопленочных конденсаторов используют диэлектрические пасты, содержащие сегнетоэлектрик (например, тита-нат бария) с высокой диэлектрической проницаемостью (ед > 500 при Т = 20 °С). Это обеспечивает при толщине диэлектрического слоя 20 ... 30 мкм удельную емкость до 2-10~* пФ/мкм2 — примерно такую же, как в тонкопленочных конденсаторах. Напряжение пробоя (около 800 В) не является фактором, ограничивающим удельную емкость. Для получения обкладок применяют пасты на основе смеси серебра и палладия (те же, что и для проводников, — см. § 2.12). Толстопленочные конденсаторы имеют температурный коэффициент примерно 0,1 %/°С.

В этих схемах транзисторные структуры, в том числе и много-эмиттерные, создаются теми же методами, что и при планарной технологии, одновременно с созданием всей схемы. Планарные транзисторы ИС имеют высокую предельную частоту (fa = =30-4-300 МГц) и малые допустимые обратные напряжения на переходах. Для получения резисторов ИС в монокристалле создаются диффузионные' зоцы, сопротивление которых зависит от количества введенных в полупроводник примесей. Номинальные значения сопротивлений диффузионных резисторов лежат в пределах от нескольких Ом до нескольких десятков кОм. В интегральных схемах в качестве конденсаторов используют емкости р-п-перехо-дов, которые могут достигать сотен пикофарад. Диоды интегральных схем создаются из транзисторных структур различными способами соединения электродов транзистора. Например, анодом диода служит эмиттер транзистора, а катодом — соединенные вместе база и коллектор и т. д. От способа соединения электродов зависит крутизна прямой ветви вольт-амперной характеристики диода.

Конденсаторы. В полупроводниковых интегральных схемах в качестве конденсаторов используют барьерную емкость р-п перехода, который формируется в островках кремниевой пластины одновременно с формированием транзисторов интегральной схемы способом диффузии; р-п переход включается в обратном направлении.

за счет отсеки входной характеристики. В качестве форсирующего (С3) екающих (Ci • •",) конденсаторов используют емкости обратно смещенных кходов (n'i 3.34 эп< емкости полярны). Времязадающий конденсатор С4) ; .ч которого з;;гл!С:тг •',•? требуемой длительности импульса, устанавливают

В качестве пусковых конденсаторов используют электролитические конденсаторы в алюминиевых корпусах с электроизоляционным покрытие^Гтипа°РК50. Эти конденсаторы взрывобезопасны и ^пускают кратковременное включение в сеть переменного тока / = 50 1 ц при полном номинальном напряжении (20 включении/ч при продолжительности каждого включения до 3 с).

емкости конденсаторов используют их последовательное включение, как показано на 5.4, б. Подобное включение иногда применяют с целью обеспечения более полной термокомпенсации, что достигается подбором емкостей двух последовательных конденсаторов.

Промышленность выпускает конденсаторы разнообразных форм и размеров, через некоторое время вы познакомитесь с наиболее распространенными представителями этого обширного семейства. Простейший конденсатор состоит из двух проводников, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (но не соприкасающихся между собой), настоящие простейшие конденсаторы имеют именно такую конструкцию. Чтобы получить большую емкость, нужны большая площадь и меньший зазор между проводниками, обычно для этого один из проводников покрывают тонким слоем изолирующего материала (называемого диэлектриком), для таких конденсаторов используют, например, алитированную (покрытую алюминием) майларовую пленку. Широкое распространение получили следующие типы конденсаторов: керамические, электролитические (изготовленные из металлической фольги с оксидной пленкой в качестве изолятора), слюдяные (изготовленные из металлизированной слюды). Каждому типу конденсаторов присущи свои качества, краткий перечень отличительных особенностей каждого типа конденсаторов приведен мелким шрифтом в разделе «Конденсаторы». В общем можно сказать, что для некритичных схем подходят керамические и май-ларовые конденсаторы, в схемах, где требуется большая емкость, применяются танталовые конденсаторы, а для фильтрации в источниках питания используют электролитические конденсаторы.

Наибольшую емкость на единицу объема из этой группы имеют ла-копленочные конденсаторы, диэлектрик которых выполнен из тонких лаковых пленок толщиной порядка 3 мкм, а обкладка — методом металлизации. Например, конденсаторы типа К76П-1 имеют емкость до 22 мкФ, объем — в 2—3 раза меньший объема соответствующих однослойных бумажных конденсаторов. Конденсаторы из поликарбонатных пленок (К77-1; К77-2) также имеют большую емкость. Их можно эксплуатировать при температуре до 125°С.

Электролитические конденсаторы могут иметь емкость до сотен и даже тысяч микрофарад при относительно небольших габаритах. Большое сопротивление электролита приводит к тому, что t g 5 электролитических конденсаторов достигает значения 1,0.

Толстопленочные конденсаторы. Обкладки толстопленочных конденсаторов изготавливают из проводниковых паст типа 3701 или 3711. В качестве диэлектрика применяют диэлектрические пасты, свойства которых приведены в табл. 12.5.

Расчет конденсаторов. Конденсаторы планарной конструкции (см. 12.4, в) могут иметь малое значение емкости и поэтому их следует применять, если емкость не должна превышать 5 пФ. Если емкость превышает 5 пФ, то применяют трехслойные конденсаторы. При их расчете нужно пользоваться формулами, приведенными в гл. 6. Следует иметь в виду, что эти формулы не учитывают влияния краевого эффекта, который может быть значительным у микроконденсаторов, имеющих малые размеры обкладок. Учесть влияние краевого эффекта можно, воспользовавшись формулой

• В полупроводниковых ИМС обычно используют два типа конденсаторов: конденсаторы на основе обратно смещенных p-rt-переходов и конденсаторы со структурой металл — диэлектрик — полупроводник (МДП-конденсаторы).

Электрическое сопротивление изоляции конденсатора RH3 — электрическое сопротивление конденсатора постоянному току. Этот параметр характеризует качество диэлектрика конденсатора и, следовательно, ток утечки через него. Для оксидных конденсаторов (конденсаторы, диэлектриком которых служит оксидный слой) вместо сопротивления изоляции указывают предельный ток утечки (ток проводимости), проходящий через конденсатор при номинальном напряжении.

Задача 11.25. Рассмотреть переходный процесс при замыкании на сопротивление г последовательно соединенных заряженных конденсаторов. Конденсаторы обозначим Clt С2, ..., С„; их начальные напряжения (У10) (/20,..., (/„0.

В полупроводниковых ИМС обычно используют два типа конденсаторов: конденсаторы на основе обратно смещенных р-п-иере-ходов и конденсаторы со структурой металл — диэлектрик — полупроводник (МДП-конденсаторы). Независимо от типа конденсаторы характеризуются следующими основными параметрами: номинальным значением емкости С; удельной емкостью С0, или емкостью, отнесенной к единице площади; технологическим разбросом номинальной емкости ±.ДС; рабочим напряжением ?/раб; температурным коэффициентом емкости ТКС; добротностью Q.

Наиболее распространенными в полупроводниковых ИМС являются конденсаторы на основе обратно 2.35. Структура интегрального смещенных р-Л-переходов. Создание конденсатора, выполненного на таких конденсаторов не требует до- основе р-п-перехода

Промышленностью выпускаются три вида слюдяных конденсаторов: конденсаторы малой мощности, конденсаторы большой мощности и образцовые конденсаторы (магазины емкости).

Конденсаторы, предназначенные для использования в радиовещательной аппаратуре и в специальной РЭА, различаются по своей конструкции в соответствии с требованиями, предъявляемыми к этим типам конденсаторов. Конденсаторы, предназначающиеся для специальной аппаратуры, должны обладать высокой точностью емкости и высокой стабильностью, что делает их сложнее в производстве и, следовательно, дороже аналогичных конденсаторов для радиовещательной аппаратуры.