Оценка частотных свойств плёночных резисторов

В процессе эксплуатации интегральной микросхемы резисторы работают в цепях как постоянного, так и переменного токов, поэто­му необходимо знать, каково комплексное сопротивление пленоч­ного резистора токам высокой частоты. Резистор, имея конечные геометрические размеры, кроме активного сопротивления обладает собственными индуктивностью и емкостью. Полная эквивалентная схема пленочного резистора показана на рис. 3, а. Анализ такой схемы громоздок. Достаточно точно изменение сопротивления пле­ночного резистора можно описать по приближенной эквивалентной схеме (рис. 3, б), где R - сопротивление резистора постоянному току; С_П - собственная емкость с учетом емкости контактных площадок; L_П - собственная индуктивность резистора.

Реальные конструкции пленочных резисторов имеют паразит­ные индуктивности до десятков наногенри и паразитные емкости до единиц пикофарад. Следовательно, есть смысл индуктивную составляющую

учитывать для резисторов малых номиналов, когда шунти­рующим действием паразитной емкости можно пренебречь (рис. 3, в). Для высокоомных резисторов можно пренебречь индуктивной со­ставляющей сопротивления, но учитывать шунтирующее действие паразитной емкости (рис. 3, г). При этом следует отметить, что для большинства резисторов (особенно типа "меандр") комплексное со­противление носит емкостной характер.

Для низкоомных резисторов верхняя частота, до которой можно не учитывать паразитную индуктивность, определяется по формуле

Для высокоомных резисторов, где следует учитывать паразит­ную емкость, верхняя граничная частота определяется как

Величины собственных значений паразитной ёмкости резистора С_п и индуктивности L_n зависят от конструкции резистора и контак­тных площадок и точно могут быть определены после выбора кон­струкции.

Проектирование резисторов сложной формы

Установлено, что электрическое поле в резисторах сложной фор­мы ("меандр", "змейка" и т.д.) неравномерно. Наибольшего значе­ния градиент плотности тока достигает в местах излома или изгиба резистивной пленки. Неравномерность электрического поля приво­дит к изменению сопротивления пленочного резистора. В связи с этим расчет сопротивления резисторов сложной формы по длине геометрической средней линии является неточным.

Для расчета размеров резисторов сложной формы (например, изображенных на рис. 1, б, д) резистивная полоска условно разбивается на прямоугольные участки и элементы сопряжения типа изображенных на рис. 4, сопротивление которых рассчитывается по формулам

R = 2,55 R_□ (тип А) (14)

R = 4 R_□ (тип Б) (15)

Выбор материала диэлектрика

Проектирование однослойных ТПК следует начинать с выбора типа конструкции и материала диэлектрической пленки (см. табл. 4). При этом необходимо учитывать номинальное значение емкости, требования к стабильности, условия эксплуатации и технологич­ность изготовления ТПК. Для выбранного материала определяются технологические и эксплуатационные характеристики:

- диэлектрическая проницаемость диэлектрика;

Е_пр - электрическая прочность материала диэлектрика, В/см;

- температурный коэффициент емкости конденсатора;

- относительное изменение емкости во времени, %.