IV расчет элементов и выбор навесных компонентов
4.1 Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов
Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов заключается в определении формы, геометрических размеров и минимальной площади, занимаемой резисторами на подложке. При этом необходимо, чтобы резисторы обеспечивали рассеивание заданной мощности при удовлетворении требуемой точности в условиях существующих технологических возможностей. Параметры тонкопленочных резисторов определяются свойствами применяемых резистивных материалов, толщиной резистивной пленки и условиями ее формирования. Для создания ГИС необходимы резистивные материалы с удельным поверхностным сопротивлением от десятков до десятков тысяч Ом на квадрат. В качестве резистивных материалов используют чистые металлы и сплавы с высоким электрическим сопротивлением, а также специальные резистивные материалы - керметы. Широко распространены пленки хрома и тантала. В настоящее время промышленностью освоена большая группа металлосилицидных сплавов системы Сr-Si, легированные небольшим количеством железа, никеля, вольфрама.
Определяем оптимальное с точки зрения минимума площади под резисторами ГИС сопротивление квадрата резистивной пленки по формуле:
(4.1)
Ом/□
По таблице 3.4 (2)
выбираем материал резистивной пленки
с ближайшим к
значением.
Выбранный материал: кермет К-50С (ЕТО.021,013 ТУ).
Материал контактных площадок – золото с подслоем нихрома.
Удельное поверхностное сопротивление резистивной пленки: ρs = 5000 Ом/□.
Диапазон номинальных значений сопротивлений: 500 ÷ 200000 Ом.
Допустимая удельная мощность рассеяния: P0=2 Вт/см2.
Температурный коэффициент сопротивления: αR = -4∙10-4.
Проверяем
правильность выбранного материала. Для
этого определим допустимую погрешность
коэффициента формы
по формуле:
(4.2),
где
– полная относительная погрешность
изготовления пленочного резистора по
ТЗ;
– погрешность
воспроизведения величины
резистивной пленки в %. Принимаем
,
так как серийное производство;
– температурная
погрешность;
– погрешность,
обусловленная старением пленки, вызвана
медленным изменением структуры пленки
во времени и ее окислением. Она зависит
от материала пленки и эффективности
защиты, а также от условий хранения и
эксплуатации. Обычно для ГИС Rст
не превышает 3%. Выберем
;
– погрешность
переходных сопротивлений контактов;
при правильном подборе материала
проводников и контактных площадок его
значением пренебрегают.
Температурная погрешность определяется по формуле (4.3):
(4.3),
где
– температурный коэффициент сопротивления
материала пленки;
–
максимальная
температура разогрева элемента.
Подставив эти значения в (4.2) получим:
,
поэтому делаем вывод, что материал
выбран верно.
4.1.1 Расчет рассеиваемой мощности
Для оценки мощности рассеиваемой на резисторах преобразуем исходную схему. Для этого были замкнуты коллекторы с эмиттерами транзисторов VT1, VT2, VT3, VT4, контакты баз, отключены. Нам требуется оценить максимальную рассеиваемую мощность на резисторах, и лишний запас только увеличит надежность схемы, поэтому применение для расчетов настолько упрощенной эквивалентной схемы полностью оправдано.
Далее, исходя из законов Кирхгофа, найдем токи через резисторы, а затем рассеиваемую мощность на них
Результаты расчетов сведены в таблицу.
Таблица 4.1 – Мощности рассеиваемые на резисторах.
|
R, Ом |
I, мА |
P, мВт |
R1 |
100000 |
0,00080 |
0,0064 |
R2 |
24000 |
0,00080 |
0,0023 |
R3 |
1500 |
0,00170 |
0,0052 |
R4 |
1500 |
0,00170 |
0,0052 |
R5 |
7500 |
0,00047 |
0,0008 |
R6 |
7500 |
0,00047 |
0,0008 |
R7 |
7500 |
0,00047 |
0,0008 |
R8 |
4700 |
0,00077 |
0,003 |
R9 |
10000 |
0,00077 |
0,003 |
R10 |
24000 |
0,00080 |
0,0023 |
R11 |
1500 |
0,00180 |
0,0052 |
R12 |
1500 |
0,00180 |
0,0052 |