3. Расчет конструкций пленочных конденсаторов

Расчет проводим для конденсатора С2.

1. Выбор материала диэлектрика

По рабочему напряжению выберем материал диэлектрика по таблице [Л.3 стр.12] – «Стекло электровакуумное С41-1» с характеристиками:

1. материал обкладки – алюминий А99;

2. удельное поверхностное сопротивление обкладок, Ом/–0,2;

3. удельная емкость C₀,пФ/мм²–300;

4. рабочее напряжение U_р,В–6,3÷10;

5. диэлектрическая проницаемость (наf=1кГц) –5,2;

6. тангенс угла диэлектрических потерь tg10³(наf=1кГц) –2÷3;

7. электрическая прочность E_пр,МВ/см–3÷4;

8. рабочая частота, МГц–не более300;

9. ТКЕ10⁴,град^-1(приТ= –60125 С) –1,51,8.

2. Определение минимальной толщины диэлектрика

Минимальная толщина диэлектрика вычисляется по формуле:

где:

К_з– коэффициент запаса электрической прочности, составляющий для пленочных конденсаторов2-3;

Е_пр– электрическая прочность материала диэлектрика.

3. Определение максимально допустимой относительной погрешности активной площади конденсатора

Максимально допустимую относительную погрешность активной площади конденсатора находят из условия:

тогда:

где:

γ_С– относительная погрешность конденсатора, обусловленная технологическими и конструктивными факторами (задана);

γ_С0– относительная погрешность удельной емкости, зависимая от воспроизводимости свойств и толщины диэлектрической пленки (задана);

γ_Сt– относительная температурная погрешность;

γ_Сст– относительная погрешность старения пленок конденсатора (задана).

Относительная температурная погрешность определяется:

где:

_С– ТКЕ материала диэлектрика.

4. Определение удельной емкости конденсатора

Значение удельной емкости выберем как наименьшее из трех величин:

где:

C_0v– максимальное значение удельной емкости конденсатора:

C_0точ– значение удельной емкости конденсатора из условия обеспечения требуемой точности (в случае К_ф= 1):

C_0s– значение удельной емкости конденсатора из условия обеспечения минимальной площади, занимаемой конденсатором (где минимально допустимый размер обкладок конденсатораSравен0,01см²):

В результате получим:

5. Определение активной площади пленочного конденсатора

Активную площадь пленочного конденсатора (площадь верхней обкладки) находим по формуле:

где:

при при

отсюда:

Используя полученные значения, рассчитаем площадь верхней обкладки:

6. Определение размеров верхней обкладки конденсатора

Размеры верхней обкладки конденсатора вычисляются:

Т.к. К_ф = 1, то:

7. Вычисление размеров нижних обкладок конденсатора

Размеры верхней обкладки конденсатора вычисляются:

где:

g– величина перекрытия нижней и верхней обкладок конденсатора, определяемая технологическими ограничениями (g = 200мкм).

Т.к. L = B, аС/С₀ ≤ 0,05см²(используется конструкция в виде двух пересекающихся полосок одинаковой ширины, разделенных диэлектриком), то:

8. Вычисление размеров диэлектрика конденсатора

Размеры диэлектрика конденсатора вычисляются:

где:

f– величина перекрытия нижней обкладки и диэлектрика, определяемая технологическими ограничениями (f = 100мкм).

Т.к. L_н = B_н, то:

9. Определение площади, занимаемой пленочным конденсатором на подложке

Площадь, занимаемая пленочным конденсатором на подложке определяется:

10. Проведение поверочного расчета

Используя полученные данные рассчитаем относительную погрешность конденсатора, напряженность электрического поля в диэлектрике и сравним полученные значения с заданными.

Т.к. значения γ^`_CиE_рабменьше исходных, то расчет конструкции конденсатора проведен правильно.