8. Расчёт плёночных резисторов.

Конструктивно пленочный резистор представляет собой резистивную пленку, нанесенную на соответствующую подложку и состыкованную с контактными площадками. Исходными данными для расчета пленочных резисторов являются схемотехнические данные и данные по материалам.

     Цель расчета – определение геометрических размеров и формы пленочных резисторов, обеспечивающих получение резисторов с воспроизводимыми и стабильными параметрами.

     Основным требованием при проектировании тонкопленочных и толстопленочных резисторов является минимальная площадь SRi, занимаемая резистором, где i – номер резистора в исходной электрической схеме.

     Классификация пленочных резисторов. Пленочные резисторы, используемые в гибридных ИМС, подразделяются по технологии изготовления на тонкопленочные и толстопленочные, а по своей конструкции – на простые прямоугольной формы и резисторы сложной формы. Толстопленочные резисторы изготавливаются только прямоугольной формы, а тонкопленочные - простой и сложной конфигурации. Одной из наиболее распространенных конфигураций тонкопленочных резисторов сложной формы являются резисторы типа «меандр». Последние представляют собой сплошную резистивную пленку в виде звеньев.

Основные параметры пленочных резисторов

1) номинальное значение сопротивления (номинал) Ri ;

2) допуск на номинал ± ?Ri [%];

3) мощность рассеяния PRi;

4) температурный коэффициент сопротивления ТКR= ?Ri;

5) коэффициент старения резистора КстR;

6) интервал рабочих температур ??=Tв?Tн,

7) время эксплуатации ?t;

8) надежность.

Параметры резисторов зависят от материала резистивной пленки, способа нанесения пленки на подложку, способа получения необходимой конфигурации.

Номинальное значение сопротивления Ri определяется по формуле

Ri=?0 ?/S+2Rк, или, учитывая, что, как правило, Ri >Rк,

Ri=?0 ?/bd, где ?0 – удельное объемное сопротивление резистивного материала; ?, b, d – длина, ширина, и толщина резистивной пленки ; S = bd – площадь поперечного сечения пленки; Rк – переходное сопротивление областей контактов резистивной и проводящей контактной пленок.

 Для каждого материала в микроэлектронике отношение ?s=?0/d - величина постоянная, которая является удельным поверхностным сопротивлением квадратной резистивной пленки и не зависит от размеров квадрата. Размерность величины ?s составляет [Ом/м ]. 

В этом случае выражение : Ri = ?sКф, где Кф = ?/b – коэффициент формы резистора.

Для получения резисторов с различными значениями номиналов Ri можно использовать один и тот же материал резистивной пленки, изменяя параметр Кф.

Расчет ширины bр резистора осуществляется по формуле

bp = Pi P0 KФ, где Рi – мощность рассеяния резистора; Р0 – удельная мощность рассеяния материала пленки резистора.

Расчет длины ?расч. резистивной пленки.

?расч. = bрасч.Кф

Расчет полной длины ?полн. длины резистора.

?полн. = ?расч. + 2e, где е – размер перекрытия резистивной пленки с контактной площадкой, который обусловлен технологическими ограничениями, например, при изготовлении резисторов масочным способом еmin = 200 мкм.

Определение площади SRi резистора.

SRi = ?полн. bрасч..

Расчет мощности РRi. рассеяния резистором.

РRi = SR iP0, где Р0 – удельная мощность рассеяния материала резистивной пленки. Определение коэффициента запаса КЗ по мощности рассеяния.

КЗ = PRi/Pi