§ 4.7. Пленкалы имс – дағы индуктивті элементтер

Кез келген радиотехникалық құрылғылардағы секілді микросхемаларға индуктивті элементтер керек болады. Индуктивтілік жиілікке байланысты болып келеді. 0,1; 0,5; 1,0; 5,0; 10,0; 50,0; 100,0 МГц жиілікте максималды индуктивтіліктің есептелген мағынасы 10000; 1 000; 350; 35; 15; 1,5; 0,5 мкГн болады.

Мұндай катушканың төзімділігі Q схемада берілген немесе орындалған функцияға байланысты.

Микросхемаларда ұқсас сипаттамалары бар пленкалы индуктивті элементтерді алу күрделі болғанымен бұл бағытта жұмыстар жүргізілуде.

4.20 – сурет. Жіңішкепленкалы спиральды индуктивті элемент:

1 – подложка; 2 – изоляциялық пленка; 3 – токөткізгішті пленка

Гибридті ИМС үшін шағын индуктивтілікті екі жол арқылы алуға болады: вакуумды буландыру әдісінің сәйкес келетін маскасы арқылы подложкаға өткізгіш спиральдар тұндыру (4.20 - сурет) және магнитті сердечниктермен кішкентай айналмалы катушкалар дайындау. 50 Ом·см салыстырмалы кедергісі бар кремнийлі және шынылы подложкада тұндырылған, 8,3 мм диаметрлі 20 орамнан тұратын пленкалы спиральдар сипаттамасы 4.4 – кестеде көрсетілген.

Кестеден көрініп тұрғандай, шыныдағы индуктивті элементтер кремниийдегі төзімділікке қарағанда көбірек төзімділікке ие, дегенмен, керекті шарттардың барлығымен қамтамасыз ете алмайды. Индуктивтіліктің тозаңдатпалы катушкалары тікбұрышты спиральдың формасына да ие бола алады. Дегенмен барлық жағдайда жарамды габариттерде 5 мкГн – ден жоғары индуктивтілік алына бермейді. Кейбір жағдайларда мұндай индуктивтілік жеткілікті болуы мүмкін. Әдетте конструкторлар 30 МГц – тен төмен жиілікте жұмыс жасайтын, жіңішкепленкалы микросхемаларда индуктивтіліктің тозаңдатпалы катушкаларын қолдана бермейді.

Жалпақ спираль формасында орындалған катушканың индуктивтілігін келесі жуықталған формуламен анықтауға болады:

мұндағы L – индуктивтілік, мкГн; - D₂/D₁ қатынасына байланысты коэффициент (4.21 - сурет); d – спираль қадамы, мм; D₁ және D₂ – спиральдың ішкі және сыртқы диаметрі, мм.

Берілген төзімділікте Q орамның ені мына формула бойынша табылады:

Мұндағы b₀ – орамның кеңдігі, мм; ρ – пленка материалының салыстырмалы кедергісі, Ом·см; f - жұмыс жиілігі, МГц; t – өткізгіш қабаттың қалыңдығы, мм.

Спиральдың ішкі және сыртқы диаметрлерін гибридті ИМС – да орналасқан индуктивті элементтің мүмкін болатын өлшемінен таңдайды. (4.5) формуласы беттік эффекттің әсерін ескермейді, b₀ мәнін 1,5 – 2 есеге көбейткен жөн.

4.21 – сурет. Жазық спиральдың индуктивтілік есебіне

Подложканың екі жағына екі спиральды қаптайтын болсақ, онда пленкалы трансформатор алуға болады. Спираль тәріздес бірінші және екінші орамды бөлуші подложканың қалыңдығы өзара индуктивтілікті анықтайды. Бұл кездегі өзара индуктивтіліктің коэффициенті өте аз, себебі, подложканың материалы диамагнитті болып табылады.

Интегралды микорсхемада орындалған жүйедегі қажеттілік кезінде арнайы ферриттен немесе ұнтақталған темірден жасалған сердечниктері бар кішкентай айналмалы катушкаларды қолдануға болады. Бұл катушкаларды гибридті ИМС – ның кейбір типтерінде және ТО – 5 типті корпустарда орналастыруға болады.