34. Прецизионные резисторы.

Прецизионные резисторы применяют в наиболее ответственных цепях радиоэлектронной аппаратуры, где требуется высокая точность и стабильность параметров.

Погрешности прецизионных резисторов сведены до тысячных долей процента, а у резисторов общего назначения могут достигать нескольких процентов. 

К группе прецизионных резисторов относятся резисторы повышенной точности ( 0 05 - 3 %) и стабильности ( ТКС 10 - 4 1 / град): с номинальными значениями величин сопротивления 1 Ом - f - 5 1 МОм, рабочими напряжениями не более сотен вольт, диапазоном номинальных мощностей рассеивания 0 05 - 2 Вт и частотным диапазоном до единиц мегагерц. Изменение величины сопротивления к концу срока службы, характеризующее старение резистора, составляет единицы процентов. Резисторы прецизионной группы применяют в точной измерительной аппаратуре и ответственных цепях аппаратуры специального назначения. Часто их используют как элементы магазинов сопротивлений, в цепях делителей и шунтов повышенной точности, а также в качестве различных нагрузок схем.

• Высокоомные резисторы (сопротивления от десятка МОм до единиц ТОм, рабочие напряжения 100..400 В);

35. Резисторы на основе композиционных материалов. Их достоинства и недостатки.

Композиционные резисторы с проводящим элементом из полупроводникового материала (смеси графита с диэлектриком) могут быть любой формы (как в виде массивного объёма так и в виде плёнки на любой поверхности) и различных сопротивлений. Эти резисторы недороги. Недостатками композиционных резисторов являются: зависимость сопротивления от приложенного напряжения и частоты и повышенный уровень собственных шумов, что не позволяет их использовать в точных и высокоточных устройствах РЭА. Наиболее распространены постоянные непроволочные резисторы общего применения МЛТ (металлизированные лакированные термостойкие), предназначенные для работы в цепях постоянного и переменного токов и в импульсных режимах. Эти резисторы можно использовать только в бытовой аппаратуре. В РЭА с более высокими требованиями к параметрам резисторов преимущественно применяют прецизионные резисторы повышенной стабильности и точности.

Преимущества композиционных резисторов: дешевизна; хорошие механические свойства; стойкость к перегрузкам по напряжению.

Недостатки композиционных резисторов: наличие емкостной составляющей, ограничивающей рабочую частоту величиной 1МГц; значительные шумы (1...10 мкВ/В); низкая стабильность; значительный относительный коэффициент напряжения.

36. Пленочные сигнальные проводники. Зависимость r от толщины пленки.

"Тонкие" плёнки, толщины которых обычно имеют нанометровые размеры, могут существенно отличаться по свойствам от массивных образцов. Это открывает широкие возможности создания на поверхности изделий покрытий (плёнок), представляющих собой принципиально новые как по структуре, так и по свойствам материалы.

Установлено, что медная пленка толщиной приблизительно 5 нм состоит из кристаллитов, которые существуют в виде отдельных колоний и не образуют сплошного покрытия. Средний размер кристаллитов составляет 0,05 мкм. Наблюдается значительный разброс в размерах отдельных кристаллитов, достигающий 0,025 мкм. Медная пленка толщиной 13 нм является уже сплошной и состоит из крупных кристаллов со средним размером 0,24 мкм. Более толстая пленка (21 нм) имеет крупный размер кристаллитов - 0,81 мкм. Увеличение размера кристаллитов наблюдается с ростом толщины пленки до 60 нм. Далее размер кристаллитов остается практически постоянным (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость среднего размера кристаллитов (D) от толщины плёнки (h).

Результаты исследований и анализ работ [3, 7] позволяют представить механизм формирования структуры металлических пленок на аморфной подложке, проходящим в три стадии. В начальный момент на подложке зарождаются отдельные кристаллиты (1-я стадия), происходит их рост до соприкосновения и образования сначала отдельных колоний, а затем и сплошной пленки (2-я стадия). Рост кристаллитов происходит как вдоль, так и перпендикулярно поверхности подложки. Далее, на 3-ей стадии, наблюдается наращивание слоев с сохранением постоянного поперечного размера кристаллитов.

Зависимость удельного электрического сопротивления от толщины медной пленки представлена на рис. 3. Можно видеть, что оно определенным образом коррелирует с изменением среднего размера кристаллитов в зависимости от толщины пленки (рис. 2). При толщине пленки более 60 нм она ведет себя подобно массивному электрическому проводнику, т.е. удельное электрическое сопротивление не зависит от масштабного фактора - толщины пленки. При толщинах пленки менее 60 нм ее с полным основанием можно относить к разряду "тонких" пленок, т.к. константа материала - удельное электрическое сопротивление оказывается зависимым от толщины пленки. С ее уменьшением резко возрастает электрическое сопротивление. При толщине пленки 13 нм удельное электрическое сопротивление становится более чем на порядок выше в сравнении с "толстой" пленкой. Высокое электрическое сопротивление "тонких" пленок обуславливается дополнительным рассеянием электронов на границах пленок, если толщина их соизмерима с длиной свободного пробега электронов проводимости. Рассеяние электронов возникает также на границах кристаллитов, тем более, когда их размеры - нанометровые, и, следовательно, граничная область с неупорядоченным расположением атомов занимает значительный объем пленки.

Рис. 3. Зависимость удельного электрического сопротивления (p) плёнки от её толщины (h). Выводы. 1. Установлено, что размер кристаллитов "тонких" плёнок, в отличие от "толстых" зависит от их толщины. 2. "Тонкие" плёнки меди, алюминия и никеля, имеющие нанометровые размеры толщин, существенно отличаются по величине удельного электрического сопротивления от обычных массивных материалов. Удельное электрическое сопротивление "тонких" плёнок зависит от масштабного фактора - толщины плёнок и с её уменьшением может превышать удельное электрическое сопротивление металлов на порядок и выше. 3. В ряде случаев "тонкие" плёнки ведут себя аналогично диэлектрикам. Подобно последним, они являются оптически прозрачными и разрушаются под воздействием электрического тока путём поверхностного и теплового пробоев. 4. Напряжение поверхностного пробоя и характер разрушений "тонких" металлических плёнок зависят от удельного электрического сопротивления материала и размера кристаллитов поверхностного слоя пленки. Чем меньше размер кристаллитов и выше удельное электрическое сопротивление, тем напряжение пробоя больше