5 Послідовність виконання роботи

5.1 Виміряти опір ТПР при кімнатній температурі.

5.2 Змінюючи за допомогою регулятора напруги температуру нагрівального елемента, виміряти опір ТПР при температурах, вказаних у таблиці №1. Вимірювання температури проводити вольтметром термопарним відповідно з градуювальною характеристикою приладу. Результати вимірів занести у таблицю 2.

Таблиця 2

Температура,ºС	кімнатна	40	60	80	100
Опір, Ом

5.3 Побудувати графік залежності R = f(t°).

5.4 Визначити ТКR за формулою при різних значеннях температури порівняно кімнатною:

.

5.5 За геометрією резистора та значенням його опору визначити питомий поверхневий опір матеріалу резистора за формулами 2, 3

R = ρ₀ ∙ K_ф= ρ₀ ∙ n =ρ₀ ∙l/b,

де n – кількість квадратів.

5.6 За розрахованими значеннями ТКR та ρ₀ , використовуючи дані таблиці 1, визначити матеріал виготовлення ТПР.

6 Контрольні питання

1. Які типи резисторів створюють в напівпровідникових ІМС?

2. Що є основою формування дифузійних резисторів?

3. В чому полягають переваги та недоліки пінч-резисторів?

4. В чому полягають переваги плівкових резисторів порівняно з іншими типами?

5. Що є основними параметрами напівпровідникових резисторів?

6. Поясніть, для якої величини використовуються одиниці вимірювань Ом/?

7 Зміст звіту

1. Найменування, мета роботи та обладнання

2. Результати дослідної частини: конфігурація резистора, таблиці, графіки.

3. Розрахунки основних параметрів.

4. Висновки з аналізом отриманих результатів

5. Відповіді на контрольні питання

Література

Васильєва Л.Д., Медведенко Б.І., Якименко Ю.І. «Напівпровідникові прилади»: Підручник . – К.: ІВЦ «Видавництво «Політехніка»», 2003. –с.239-243.

Лабораторна робота № 10 Дослідження тонкоплівкових конденсаторів

1 Мета роботи: вивчення тонкоплівкових конденсаторів (ТПК), визначення їх основних параметрів та дослідження їх залежності від частоти

2 Обладнання: тонкоплівковий конденсатор, вимірювач добротності ВМ-560

3 Основні теоретичні положення

Конденсатори ІМС бувають плівкові, МДН і дифузійні (на основі p-n переходів).

Плівкові конденсатори складаються з двох провідникових обкладок (переважно з алюмінію), які розділені діелектриком (рис.1).

1, 2 – провідникові обкладки; 3 – діелектрик

Рисунок 1

Ємність плівкового плоского конденсатора визначається за формулою

,

де С₀ – питома ємність діелектрика, С₀=εε₀/d;

ε – діелектрична проникність діелектрику;

ε₀ – електрична стала, ε₀ =8,85∙10^-12Ф/м;

S – площа перекриття обкладок (пластин) конденсатора;

С_Р – питома периметрична ємність, спричинена крайовим ефектом;

Р – периметр перекриття обкладок.

При площі перекриття обкладок S>5 мм² крайовим ефектом можне знехтувати, тоді .

Коефіцієнт форми для конструкцій конденсаторів у вигляді обкладок, що перетинаються, становить .

В якості діелектриків для плівкових конденсаторів використовують діелектричні матеріали з питомою ємністю 10…1000 пФ/мм², які наносять на поверхню вакуумними методами. Це дозволяє отримати конденсатори ємністю 20…1000 пФ з достатньою добротністю і робочою напругою 6…50 В.

Ємність понад 1000 пФ можна отримати в багатошарових структурах шляхом почергового нанесення провідникових і діелектричних плівок або застосуванням діелектричних плівок з великим значенням ε.

Конденсатори ємністю менше за 20 пФ створюють за спеціальними конструкціями, наприклад, гребінчатою (рис.2).

Рисунок 2

Основні параметри тонко плівкових конденсаторів:

• питома ємність діелектрика;

• відносна похибка ємності;

• максимальна робоча напруга;

• робоча частота;

• тангенс кута втрат або добротність.

Товщину діелектричної плівки d визначають за умови забезпечення необхідної електричної стійкості конденсатора (в межах 0,05…1,0 мкм):

,

де k – коефіцієнт запасу електричної стійкості, k=2…10;

Е_max – максимальна електрична стійкість діелектрика.

Основні електричні характеристики діелектричних матеріалів плівкових конденсаторів наведені в таблиці 1.

Температурний коефіцієнт ємності ТКЄ визначається коефіцієнтом лінійного розширення матеріалу обкладок і діелектрика.

Добротність конденсаторів залежить від втрат в матеріалі діелектрика і в металевих елементах конструкції.

Тангенс кута діелектричних втрат низькочастотних конденсаторів майже не залежить від розмірів і конфігурації обкладок конденсаторів.

Тонкоплівкові конденсатори високу добротність, широкий частотний діапазон. Відносна похибка ємності плівкових конденсаторів становить 0,1…0,15.