6. Пассивные элементы свч имс
Плоские катушки индуктивности
Для реализации индуктивных элементов применяются следующие основные типы плоских катушек:
D
a S
S
b
d d
Квадратная спираль
Круглая
спираль
Меандр
Приближенные формулы для расчета индуктивности L (W– ширина полоска)
|
Тип катушки |
L |
|
1-витковая круглая с радиусом средней линии a |
1,26 a[ln (8 a / W)-2], 2a > 5W |
|
Плоская квадратная п-витковая спираль |
6(D + d)2 n2 / (15D - 7d), D = d + (2n - 1)S + 2W |
|
Плоская круглая п-витковая спираль |
5(D + d)2 n2 / (15D - 7d), D = d + (2n - 1)S + 2W |
|
Меандр п элементами |
0,1b[4n ln(2a / W - Cn), Cnсм. след. nабл. |
|
Прямолинейный провод круглого сечения радиуса r длиной l |
0,2b[ln(2l / r) – 1] |
Коэффициенты Cnдля расчета индуктивности меандра
|
п |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Cn |
2,76 |
3,92 |
6,22 |
7,60 |
9,70 |
10,9 |
13,4 |
14,9 |
16,9 |
18,5 |
20,4 |
Добротность катушки
,
где последовательное сопротивлениеR
отражает потери в проводнике. На
частотах 10…20 ГГц
.
Наибольшей добротностью обладают многослойныекатушки.
Конденсаторы
Два вида конденсаторов в ИМС: 1) с сильной связьюмежду пластинами, расположенными одна над другой; 2)со слабой связьюмежду копланарными пластинами.
Конденсатор со слабой связью между пластинами (встречно-штырьевой) и его приближенная эквивалентная схема:
На частоте 10 ГГц добротность до 50.
Конденсаторы с сильной связью между пластинами (МДМ)
В ИМС на GaAs(диэлектрическая подложка) Д2 не нужен.
Добротность конденсатора
,
где последовательное сопротивлениеR
отражает потери в диэлектрике и
проводниках.
Диэлектрики и их основные свойства
|
Материал |
|
ТКЕ, 10-5/оС |
СS, пФ/мм2 |
tg
|
Emax, кВ/см |
Технология |
|
SiO |
5,5…6,8 |
10…50 |
300 |
0,03 |
400 |
Вакуумное испарение |
|
SiO2 |
4…5 |
5 |
200 |
10-3…0,05 |
100 |
Испарение, напыление, хим. осаждение |
|
Si3N4 |
6…7 |
2,5…3,5 |
300 |
— |
104 |
Реактивное плазменное напыление, хим. осаждение |
|
Ta2O5 |
20…25 |
0…20 |
1100 |
> 0,01 |
6000 |
Напыление, анодирование |
|
Al2O3 |
6…10 |
30…50 |
400 |
— |
4000 |
То же |
|
Полиимид |
3…4,5 |
- 50 |
35 |
— |
— |
Осаждение и термообработ-ка органической пленки |
|
ОПЗ барьера Шоттки в п-GaAs |
12,6 |
— |
550 |
— |
– |
Напыление |
Резисторы
Материалами для резисторов в ИМС могут служить полупроводниковые слои, металлы и керметы (металло-керамические соединения).
Характеристики резистивных слоев
|
Материал |
, 10-6 Омсм |
RS, Ом/ |
ТКС, 10-5/оС |
Технология |
|
Cr |
13 |
1,5 |
300 |
Вакуумное испарение |
|
Ti |
55…135 |
10 |
2500 |
То же |
|
Ta |
180…220 |
— |
-10…+50 |
Реактивное напыление |
|
NiCr |
60…600 |
90 |
20 |
Напыление, испарение |
|
TaN |
280 |
— |
- 20 |
Реактивное напыление |
|
Ta2N |
300 |
90 |
-5…-11 |
То же |
|
Cr - SiO2 |
103 …105 |
50…500 |
-30…+10 |
Напыление |
|
п-GaAs |
|
300 |
320 |
Эпитаксиальное наращивание, ионная имплантация |