21. Жұқа қабықты конденсаторларды түсіндіріңіз

Гибридті ИМС-тің пленкалы конденсаторларын вакуумды тозаңдану жағдайында жасайды. Бұл үшін кем дегенде үш тозаңдану керек: төменгі өткізгіш қоршаудың, диэлектрлік пленканың және жоғары өткізгіш қоршаудың (1 сурет). Пленкалы конденсаторларды дайындау процесін қиындататындықтан және қымбат болғандықтан пленкада екі қоршаудан артық қолдану ұсынылмайды.

Пленкалы конденсатордың сыйымдылығы жазық конденсатордың формуласымен анықталады:

(1)

мұндағы С – сыйымдылық, пФ; ε – диэлектрлік өткізгіштік; S – қоршаудың ауданы, см² ; d – диэлектриктің қалыңдығы, см.

Егер қоршаудың саны n-ге тең болса, онда конденсатор сыйымдылығы:

(2)

1 сурет. Жұқа пленкалы конденсатордың жалпы түрі: 1-жоғары өтетін қоршау; 2-диэлектрлік пленка; 3-төменгі өтетін қоршау; 4-подложка.

Пленкалы конденсатордың параметрлері мен қасиеттерін анықтайтын элемент – диэлектрик. Диэлектрик есебінде қажетті электрофизикалық қасиеттері бар қуыс емес жұқа пленкаларды құрай алатын изоляционды материалдар қолданады. Диэлектрикті пленкаларды жасайтын материал мына талаптарға сәйкес болу керек: материалдың подложкасымен және металмен мықты байланысу керек, тығыз болу керек және температуралық циклдардың әсері кезінде механикалық бұзылуларға жол бермеу керек, мықты жоғары кернеуі және аз диэлектрлік шығындарға ие болу керек, жоғары диэлектрлік өткізгіштігі және минималды гигроскопиялы болу керек, сондай-ақ тұндыру және булану процесінде ыдырап кетпеу керек. Сонымен қатар, материалдың булану температурасы 1000-1800°С диапазонда жату керек, өте төмен температура атомдардың қатты жылжуына мүмкіндік береді. Ал жоғары булану температурасы кезінде буландырғышты құру кезінде қиындықтар туғызады.

22. Жұқа қабықты интеграл микросхемалардағы индуктивті элементтерге сипаттама беріңіз

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.

1 – 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 (1 - сурет) және магнитті сердечниктермен кішкентай айналмалы катушкалар дайындау.

Негізінен, 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 (1 - 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.

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.