.

Расчет тонкопленочного конденсатора (курсовая)

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
0 503
Скачать документ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Микроэлектроника»

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

Подготовили ст.гр.97РЮ-2:

Липелис Э.А

Принял:

Юдина Н. И.

Пенза, 1999г.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В пленочных интегральных микросхемах элементы создаются осаждением пленок на специальные платы из диэлектрических материалов—подложки . Подложка  служит механическим основанием, и, будучи диэлектриком, изолирует её элементы. На основе напыленных пленок в настоящее время изготавливаются только пассивные элементы ( резисторы и конденсаторы). Пленочные схемы, дополненные активными элементами (диодами, транзисторами, полупроводниковыми ИС) при­нято называть гибридными ИС (ГИС). Активные элементы в этих схемах крепятся на подложке методом навесного монтажа.

Такая технология изготовления ИС, при которой пассивные и активные элементы создаются по двум не зависимым друг от друга циклам, приводит к ряду преимуществ, которые обусло­вили широкое производство и использование ГИС. Гибридные ИС характеризуются простотой изготовления, малой трудоемкостью, непродолжительностью производственного цикла и в силу этого низкой стоимостью.

Многоуровневое расположение пассивных элементов и исполь­зование в качестве активных элементов полупроводниковых ИС расширяют возможности схемотехнической разработки при со­здании БИС.

Технология изготовления тонких и толстых пленок позволяет создавать прецизионные резисторы и конденсаторы, в силу чего гибридная технология предпочтительнее в схемах с повышенной точностью пассивных элементов.

Интегральные микросхемы,  работающие в СВЧ диапазоне, также создаются по гибридной технологии. При этом исключа­ются трудности, связанные с изоляцией элементов толстыми ди­электрическими слоями, неизбежной, если СВЧ ИС выполняется как полупроводниковая.

 

 

МАТЕРИАЛЫ ПОДЛОЖЕК

Размеры подложек выбираются в соответствии со степенью интеграции ИС, их материалы — в соответствии с требованиями, предъявляемыми к электрическим, механическим и термическим свойствам подложек. В свою очередь эти требования обусловле­ны заданными параметрами пленочных элементов и выбором технологических методов нанесения пленок.

Рассмотрим требования к подложкам. Материал подложек должен иметь высокие объемное и поверхностное удельные со­противления. Это требование вытекает из необходимости обеспе­чения электрической развязки между элементами. Кроме того, для большинства материалов с высоким удельным сопротивлени­ем существует определенная взаимосвязь между сопротивлением и их стойкостью к влиянию различных веществ, в том числе из окружающей среды. Низкие диэлектрические потери снижают потери энергии вследствие поглощения в диэлектрике. Высокая теплопроводность обеспечивает отвод тепла от микросхемы и вы­равнивание температурного градиента по ее поверхности. Согла­сование коэффициентов линейного расширения подложки и оса­ждаемых пленок уменьшает механические напряжения в пленках и тем самым снижает вероятность появления в них микротре­щин, разрывов и т.п. Высокая механическая прочность облегчает механическую обработку подложек (для получения требуемой формы и размеров и создания в них отверстий), а также преду­преждает поломку подложек при сборке микросхем. Подложки должны быть достаточно термостойкими при пайке и сварке; ма­териал подложки и структура поверхности должны обеспечивать хорошую адгезию осаждаемых пленок к подложке.

Перечисленные требования к подложкам являются общими для тонкопленочных и толстопленочных микросхем. Однако в си­лу значительного различия в свойствах толстых и тонких пленок и методов их нанесения параметры подложек для толсто- и тонкопленочных ИС не совпадают. Это в наибольшей степени относит­ся к адгезии: для тонких и толстых пленок необходимая шеро­ховатость поверхности существенно различается.

В табл. 1.1 приведены характеристики диэлектрических мате­риалов, которые в большей или меньшей степени удовлетворяют требованиям, предъявляемым к подложкам для тонко- и толстопленочных ИС. Ниже приводится состав рассмотренных мате­риалов.

Таблица 1.1. Характеристики подложек

Материал диэлект­рика Удельное со­противление, Ом *см Диэл.

Пост.

Диэлектрические потери на частоте 106 Гц Теплопровод­ность, кал/см*с oС Коэф линей. расш.

10-6 / oC

Бороcиликатное стекло 107 4,6 6,2*10-3 0,0027 3,25
Алюмоокcидная керамика типа «Поликор»  

 

1014

 

 

10,8

 

 

2*10-4

 

 

0,075—0,08

 

 

7,5—7,8

Кварцевое стекло  

1016

4 3,8*10-4 0,0036 0,56—0,6
Ситаллы 1013—1014 6,5 6*10-3 0,005—0,009 . 5
Лейкосапфир 1011 8,6 2*10-4 0,0055 5

 

 

Стекла представляют собой различные системы окислов. Боросиликатное стекло состоит из SiO2 (80%), В2О3 (12%) и дру­гих окислов (Na2O, K2O, Al2O3), алюмосиликатное — из SiO2 (60%), Al2O3 (20%) и других окислов (Na2O, CaO, MgO, B2O3). Стекла типов С-48-3 и С-41-1 являются бесщелочными.

Керамика — поликристаллическое вещество с зернами слож­ной структуры, получаемое в результате высокотемпературного отжига (спекания) порошков различных окислов. Алюмооксидная керамика типа «Поликор» состоит из Al2O3 (99,8%), B2O3 (0,1%), MgO (0,1°/о). Размер зерен — менее 40 мкм. Бериллиевая керамика содержит от 98 до 99,5% окиси бериллия ВеО.

Ситаллы — стеклокерамические материалы, получаемые в результате термообработки (кристаллизации) стекла. Большинст­во ситаллов характеризуется следующим составом окислов:

1) Li2O—Al2O3 —Si02 —Ti02 ; 2) RО—А12O3 — SiO2— TiO2 (RO — один из окислов СаО, MgO или ВаО).

Лейкосапфир — чистый монокристаллический окисел алюми­ния а-модификации.

Сравнительный анализ этих материалов позволяет сделать следующие выводы.

Стекла имеют недостаточную прочность, низкую теплопровод­ность, недостаточную химическую стойкость, для них характерно сильное газовыделение при нагреве. Благодаря содержанию окис­лов щелочных металлов возможно образование ионов этих ме­таллов, обладающих повышенной  миграцией при приложении электрического поля и обусловливающих нестабильность свойств стеклянных подложек и элементов микросхем. Повышение хими­ческой стойкости и стабильности тонкопленочных ИС обеспечи­вается подложками из бесщелочных стекол С-41-1 и С-48-3.

Керамика, особенно бериллиевая, имеет значительно большую теплопроводность по сравнению со стеклами. Кроме того, она обладает большей механической прочностью и лучшей химиче­ской стойкостью. Однако большие размеры зерен керамических материалов не позволяют получить удовлетворительный микро­рельеф поверхности для тонкопленочных ИС. Мелкозернистая керамика с размером зерен в десятые доли микрона широко используется для подложек толстопленочных ИС. При этом наи­более удовлетворительным микрорельефом обладает керамика с 96%-ным содержанием Al2O3. Керамика с более высоким содер­жанием А120з, например типа «Поликор», имеет слишком глад­кие поверхности, не обеспечивающие хорошей адгезии к ним тол­стых пленок. Полировка мелкозернистой керамики снижает ми­кронеровности, однако вызывает существенные и трудно устрани­мые загрязнения ее поверхности. Поэтому такая операция не поз­воляет получить подложки, пригодные для тонкопленочных ИС.

Ситаллы в 2—3 раза превосходят стекла по механической прочности. Они хорошо прессуются, вытягиваются, прокатывают­ся. Диэлектрические свойства ситаллов лучше, чем стекол, и они практически не уступают керамике.

Лейкосапфир характеризуется хорошими диэлектрическими свойствами. Однако технология его получения (обычно вытяги­вание монокристаллов по методу Чохральского) не позволяет получить пластины больших размеров низкой стоимости.

По совокупности диэлектрических и механических свойств, микрорельефу поверхности, стойкости к химическому воздействию наиболее приемлемыми материалами подложек для тонкопленоч­ных микросхем ‘являются ситаллы, для толстопленочных — 96%-ная алюмооксидная керамика.

 

МАТЕРИАЛЫ ПЛЕНОК

 

Тонкопленочный конденсатор имеет трехслойную структуру металл — ди­электрик — металл, расположенную на изолирующей подложке. Основными па­раметрами диэлектрических материалов для конденсаторов являются удель­ная емкость Суд =e0*e/d, определяемая диэлектрической постоянной вое и тол­щиной слоя диэлектрика d, и электрическая прочность Ед.

Из-за сложности создания бездефектных пленок на большей площади мак­симальная площадь конденсатора ограничивается. Минимальная площадь ог­раничивается заданной точностью. Отсюда для обеспечения широкого диапазо­на емкостей возникают определенные требования к удельным емкостям. По­скольку существует предел и для минимальной толщины пленок (из-за влия­ния пор и дефектов в пленке диэлектрика на ее электрическую прочность), то при изготовлении тонкопленочных конденсаторов к диэлектрической постоянной материала предъявляются определенные требования. Если ограничить толщину пленки величиной 0,1 мкм, а максимальную и минимальную площади соот­ветственно 2-Ю2 и 0,2 мм2, то для обеспечения диапазона емкостей 10—106 Ф требуются диэлектрические постоянные, примерно равные 0,5—50.

Электрическая прочность диэлектрического материала определяет напряже­ние пробоя Uддd, а следовательно, и диапазон рабочих напряжений кон­денсатора. Кроме требований к удельной емкости и электрической прочности диэлектрические материалы должны обладать минимальной гигроскопичностью, высокой механической прочностью при циклических изменениях температуры, хорошей адгезией к подложкам.

Диэлектрические материалы, используемые для тонкопленочных конденса­торов, представляют собой окислы полупроводников и металлов. Из окислов полупроводников наибольшее распространение в технологии тонкопленочных ИС получили моноокись кремния SiO и моноокись германия GeO, имеющие высо­кие диэлектрические постоянные. Пленки двуокиси кремния SiO2 значительно реже используются в тонкопленочяой технологии, что частично связано с более низкими значениями диэлектрической постоянной, а также с невозможностью использовать для их осаждения метод вакуумного термического испарения.

Среди окислов металлов наибольший интерес представляют окислы туго­плавких металлов, такие как Ta2O5, TiO2, HfO2 , Nb2O5. Эти материалы по срав­нению с другими окислами обладают наиболее высокими значениями диэлек­трической постоянной. Наиболее отработана технология изготовления пленок пятиокиси тантала. Интерес к пленкам тантала и его окисла объясняется воз­можностью изготовления резисторов и конденсаторов с использованием толь­ко этого материала и одних и тех же технологических методов создания, а именно ионно-плазменного распыления и электролитического анодированпя.

Свойства материалов, наиболее широко используемых для создания тонко­пленочных конденсаторов, представлены в табл.1.2

Таблица 1.2. Параметры материалов, применяемых для изготовления тонкопленочных конденсаторов

Материал диэлект­рической пленки Диэлект.

Постоян.

Тангенс угла диэл. потерь на частоте

103 Гц

Удельная емкость, пФ/см2 Диэл.

прочн.

Е*10-6 В/см

ТКЕ*104

1/0С

Материал об­кладок; уде­льное сопро. слоя,

ом/а

Моноокись крем­ния 5—6 0.01-0.02 0.5*104 2—3 2 Алюмин.

0.2

Моноокись гер­мания 11—12 0,005 104 1 3  

 

Пятиокисьтантала 23 0,02 0,6* 105 2 4 Тантал

1-10

 

Тонкопленочные проводники в микросхемах служат для соеди­нения пассивных тонкопленочных элементов и создания контакт­ных площадок для присоединения активных навесных элементов и внешних .выводов. Тонкопленочные проводящие материалы должны обладать высокой электропроводностью, хорошей адгезией к ‘под­ложке, способностью к сварке или пайке, химической инерт­ностью.

Материалами с высокой электропроводностью являются золо­то, серебро, алюминий, медь. Однако пленки этих металлов не удовлетворяют всей перечисленной совокупности свойств. Так, эти металлы, особенно благородные, имеют плохую адгезию к под­ложке, алюминиевые пленки плохо поддаются пайке и сварке (для присоединения навесных элементов и внешних выводов), медь легко окисляется. Поэтому для получения тонкопленочных проводников используются многослойные композиции. Эти композиции включают подслой из материала, обеспечивающего хорошую адгезию, слой из материала с высокой электропроводностью и покрытие из химически инертного материала с хорошей способностью к сварке или пайке.

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

 

В некоторых типах гибридных ИМС наряду с резисторами наиболее распространенными пассивными элементами являются пленочные конденсаторы, которые во многом определяют схемо­технические и эксплуатационные характеристики ИМС. Так, качество и надежность большинства линейных гибридных ИМС в значительной мере зависят от качества и надежности тонкопленочных конденсаторов, что определяется их конструкцией и технологией изготовления.

Конструктивно-технологические особенности и основные пара­метры. В гибридных ИМС применяют тонкопленочные и толстопленочные конденсаторы с простой прямоугольной (квадратной) и сложной формами (рис. 1). Пленочный конденсатор представ­ляет собой многослойную структуру, нанесенную на диэлектри­ческую подложку (рис. 1, а). Для ее получения на подложку 1 последовательно наносят три слоя: проводящий 2, выполняющий роль нижней обкладки, слой диэлектрика 3 и проводящий слой 4, выполняющий роль верхней обкладки конденсатора.

 

 

в)

Рис. 1. Конструкции пленочных конденсаторов с обкладками прямоуголь­ной формы (а) в виде пересекающихся проводников (б) и «гребенки» (в)

Пленочные конденсаторы характеризуются совокупностью следующих параметров: номинальным значением емкости С; допуском на емкость ±6С; рабочим напряжением Up; доброт­ностью Q или тангенсом угла потерь      ; сопротивлением утечки      , коэффициентом остаточной поляризации    , температурным коэффициентом емкости ТКС; коэффициентом старения       ;  диапазоном рабочих частот      ; интервалом рабочих температур       ; надежностью и др.

Конкретные значения этих параметров зависят от выбора используемых материалов для диэлектрика и обкладок, техноло­гического способа формирования самой структуры и конструк­ции. Конструкция конденсатора должна обеспечивать воспроиз­водимость  параметров при минимальных габаритах в процессе изготовления и совместимость изготовления с другими элемен­тами.

Конструкция (рис. 1, а), в которой контур верхней обкладки вписывается в контур нижней обкладки, предназначена для реализации конденсаторов повышенной емкости (сотни – тысячи пикофарад). Ее особенностью является то, что несовмещение контуров обкладок не сказывается на воспроизведении емкости (для устранения погрешности из-за площади вывода верхней обкладки предусмотрены компенсаторы 5), а распространение диэлектрика за контуры обеих обкладок гарантирует надежную изоляцию обкладок при их предельном несовмещении.

Для конденсаторов небольшой емкости (десятки пикофарад) целесообразна конструкция (рис. 1, б) в виде пересекающихся проводников одинаковой ширины, разделенных слоем диэлектри­ка. Емкость конденсатора данной конструкции нечувствительна к смещению обкладок из-за неточности их совмещения.

Для реализации высокочастотных конденсаторов применяют гребенчатую конструкцию (рис. 1, в), в которой обкладки име­ют форму гребенчатых проводников, а диэлектрик является составным типа «подложка — воздух» или «подложка — диэлек­трическое покрытие».

 

Значение емкости пленочного конденсатора определяют по известной формуле

 

 

 

где       — относительная диэлектрическая проницаемость диэлек­трика; Sплощадь перекрытия диэлектрика обкладками; dтолщина диэлектрика.

Для конденсаторов многослойной структуры, состоящей из последовательно нанесенных диэлектрических и проводящих слоев, емкость

 

 

где п — количество диэлектрических слоев.

Подобно материалу резистивной пленки слой диэлектрика, параметры    и d которого определяют емкость конденсатора, с точки зрения технологичности, воспроизводимости и стабиль­ности свойств характеризуется оптимальным отношением        для каждого материала и способа его нанесения. Поэтому ем­кость С конденсатора удобно выражать через удельную емкость

 

 

где Co=0,0885  /dпостоянная величина для каждого мате­риала.

Как следует из (     ), для изготовления конденсаторов с малой занимаемой площадью необходимо применять материалы, характеризующиеся максимальным значением Со, т. е. материалы с максимальной диэлектрической проницаемостью    и минимальной толщиной d. Однако минимальная толщина d диэлектриче­ского слоя даже в случае выполнения требований по технологич­ности и воспроизводимости ограничена значением рабочего на­пряжения       на конденсаторе.

Известно, что электрическая прочность конденсатора опреде­ляется выражением

 

 

где        — напряженность электрического пробоя диэлектрика (постоянная величина для каждого материала).

Следовательно, для обеспечения нормальной работы конден­сатора необходимо, чтобы

  , что возможно при соответ­ствующем выборе толщины диэлектрика. Минимальную толщину диэлектрика определяют из выражения (       ), если                               :

 

 

 

где                        —коэффициент запаса, принимаемый равным 2—3 для большинства структур пленочных конденсаторов.

Поэтому рабочее напряжение         конденсатора обеспечивает­ся выбором соответствующего материала диэлектрика с опреде­ленным значением        и необходимой толщиной диэлектрического слоя d.

Допуск, на номинальную емкость    С определяется относитель­ным изменением емкости С конденсатора, обусловленным произ­водственными погрешностями и дестабилизирующими факторами из-за изменения температуры и старения материалов. В процессе изготовления пленочного конденсатора возможен разброс его удельной емкости Со и геометрических размеров обкладок. Из выражений (        ) и (       ) следует, что максимальное значение технологической погрешности емкости

 

 

 

где                      — абсолютные погрешности воспроизведения ди­электрической проницаемости, толщины диэлектрика и площади конденсатора соответственно.

Поскольку воспроизведение удельной емкости Со и площа­ди S конденсатора достигается взаимно независимыми техноло­гическими операциями, математическое ожидание относительного отклонения емкости                 и относительное среднеквадратическое отклонение емкости              определяются выраже­ниями

 

 

 

где                                                        относительные и абсолютные среднеквадратические отклонения удельной емкости и площади.

Погрешность воспроизведения удельной емкости Со зависит от технологических факторов нанесения слоя диэлектрика, а по­грешность воспроизведения площади S кроме технологических факторов зависит от конструкции конденсатора и формы обкла­док. В общем случае

 

 

где             — относительные среднеквадратические отклонения ли­нейных размеров А и В, определяющих площадь S=AB;               — коэффициент корреляционной связи между отклонениями разме­ров А и В.

Когда размеры А и В верхней обкладки конденсатора, пло­щадь которой определяет его емкость, формируются в процессе одной технологической операции (рис.  1 а),             

Для конструкции рис. 1 б      емкость конденсатора определяется площадью перекрытия диэлектрика обеими обкладками, линей­ные размеры которых формируются независимо,

 

Следует отметить, что         существенно зависит также от фор­мы верхней обкладки конденсатора (рис. 1  , а). При

 

 

 

где              —коэффициент формы обкладок (при квадратной форме обкладок, когда А =В и

, значение         минимально).

При этом значение        , вычисляемое по (      ), не должно превышать максимально допустимого, т.е.

Отсюда следует, что при выбранном из топологических соображений значении

площадь верхней обкладки

 

Выражение (        ) может быть использовано для определения максимального значения

исходя из обеспечения требуемой точности конденсатора:

 

В данном случае при заданной технологии значение          определяется из формулы для полной относительной погрешно­сти емкости ус конденсатора:

 

 

Здесь                    —относительная погрешность удельной емко­сти в условиях конкретного производства (зависит от материала и погрешности воспроизведения толщины диэлектрика);   

                    — относительная погрешность площади (зависит от фор­мы, площади и погрешности линейных размеров обкладок);

—относительная температурная погрешность (зависит в ос­новном от ТКС материала диэлектрика);            —относительная погрешность, обусловленная старением пленок конденсатора (зависит от материала и метода защиты).

 

Добротность Q пленочного конденсатора обусловлена потеря­ми энергии в конденсаторе:

 

 

где                             — тангенс угла диэлектрических потерь в конденсаторе, диэлектрике, обкладках и выводах соответственно. Потери в диэлектрике обусловлены свойствами материала диэлектрика на определенной частоте f и определяются суммой миграционных и дипольно-релаксационных потерь:

 

 

где           — удельное сопротивление пленки диэлектрика;    — время релаксации;                — значения относительной диэлектрической постоянной на высоких и низких частотах.

Тангенс угла в обкладках и выводах конденсатора

 

 

где            — последовательное сопротивление обкладок;        — сопро­тивление выводов.

В практических расчетах          — справочная величина, а            определяется в зависимости от конфигурации конденсатора, материала и формы обкладок.

Сопротивление утечки конденсатора обусловлено наличием тока утечки        , до которого уменьшается ток в цепи при зарядке конденсатора, и определяется отношением напряжения U, при­ложенного к конденсатору, к значению этого тока:

 

 

где           — начальный ток в зарядной цепи;       — активное сопро­тивление зарядной цепи.

Наличие в диэлектрике конденсатора различных дефектов и неоднородность его структуры (слоистость, пористость, присут­ствие примесей, влаги и т. д.) обусловливает в нем определенное количество свободных зарядов, способных перемещаться под действием поля. Часть из них вызывает поляризацию диэлектри­ка, которая выражается коэффициентом остаточной поляри­зации:

 

 

где            — остаточная разность потенциалов, возникающая на обкладках конденсатора после его разрядки.

Температурный коэффициент емкости ТКС характеризует отклонение емкости, обусловленное изменением температуры на величину      . Его среднее значение в интервале температур          аналитически определяют путем разделения левой и правой частей выражения (      ) на       :

 

 

где                   — температурные коэффициенты обкладок конден­сатора, диэлектрической проницаемости и толщины диэлектрика соответственно.

Поскольку все слои конденсатора жестко сцеплены между собой, а нижняя обкладка—с подложкой,           . Так как зна­чение ТКЛР подложек мало                                        и ему соответ­ствует           то ТКС определяется        , т. е.

Коэффициент старения определяет изменение емкости кон­денсатора, которое происходит вследствие деградационных явле­ний в пленке диэлектрика за время      :

 

 

 

где              — коэффициент старения диэлектрической проницаемо­сти.

Современная технология позволяет получать тонкопленочные конденсаторы любой конструкции (см. рис. 1) с емкостью 100.103 пФ, допуском ±(5—20)%,                 , ТКС=

, добротностью Q=10—100 и                           . При этом форма конденсатора может быть не только прямоуголь­ной, но и фигурной для наилучшего использования площади подложки.

 

 РАСЧЕТ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ.

 

Исходными данными для расчета тонкопленочных конденсаторов являются: номиналь­ная емкость С,[пФ]; допуск на номинал ±   С[%]; максимальное рабочее напряжение       [В]; рабочая частота       [Гц]; тангенс угла потерь     ; диапазон рабочих температур         [°С]; технологиче­ские данные и ограничения, в том числе погрешность воспроиз­ведения удельной емкости            и линейных размеров обкладок           или их относительные cреднеквадратические отклонения                     коэффициент старения                   ; продолжительность работы или хранения           и др.

 

Методика расчета

 

  1. По заданной технологии и данным таблицы выбирают материал диэлектрика. Критериями выбора материала являются максимальные значения         и минимальные значения ТКС,                   . Отметим, что на выбор материала диэлектрика суще­ственно влияет область применения ИМС. Так, конденсаторы на основе ИБС и АСС, которые обладают наибольшей диэлектриче­ской постоянной       , применяют в линейных ИМС на частотах до 10 МГц, когда требуется высокая степень интеграции, повышен­ная стабильность параметров и надежность в эксплуатации. В ИМС частотной селекции и БИС, работающих при высоких температурах, целесообразно использование конденсаторов на основе БСС, которые обладают наименьшим ТКС и наибольшими значениями Q,          в широком диапазоне частот и температур.

Конденсаторы на основе SiO и GeO, имевшие ранее широкое распространение ввиду простоты технологии, в настоящее время находят ограниченное применение из-за недостаточно высокой стабильности и надежности.

  1. 2. Из условия обеспечения электрической прочности с помощью ( ) определяют минимальную толщину диэлектрика. Значение d должно находиться в пределах 0,2—0,8 мкм.
  2. Определяют удельную емкость конденсатора исходя из условий электрической прочности:

 

 

  1. В зависимости от требуемых значений С, и С и руковод­ствуясь рекомендациями (      ) выбирают конструкцию и форму конденсатора.
  2. Определяют относительную температурную погрешность

 

 

а по (        ) — относительную погрешность         обусловленную старением.

  1. Используя ( ), определяют допустимую погрешность площади конденсатора при условиях

 

 

При этом

  1. По конструктивно-технологическим данным на ограничение линейных размеров ( ) и выбранному значению           с по­мощью (        ) определяют максимальное значение удельной емкости              .
  2. Выбирают минимальную удельную емкость из условия

 

 

которое обеспечивает заданное значение Up и требуемое значение 6С.

  1. По заданному значению С; и полученному по ( ) значе­нию Со определяют коэффициент, учитывающий краевой эффект:

 

 

 

 

  1. Определяют площадь перекрытия диэлектрика обкладка­ми конденсатора с учетом коэффициента К:

 

 

При этом, если в результате расчетов по (         ), (        ) S<0,01 см2, то необходимо         выбрать другой материал диэлектри­ка с меньшим значением      или увеличить его толщину    d в воз­можных пределах. Если окажется, что S>2см2, то требуется выбрать другой диэлектрик с большим значением    либо исполь­зовать дискретный конденсатор.

 

  1. С учетом коэффициента определяют размеры верхней обкладки. Для обкладок квадратной формы                          . Полученные       и         округляют до значений, кратных шагу координатной сетки с учетом масштаба топологического чертежа.
  2. С учетом допусков на перекрытие определяют размеры нижней обкладки

 

и диэлектрика

 

 

где q размер перекрытия нижней и верхней обкладок; fразмер перекрытия нижней   обкладки и диэлектрика. Для конструкции рис. 1, б                                       .

  1. Определяют занимаемую конденсатором площадь
  2. По выражениям ( ), (       ), (      ) и данным табл.      определяют диэлектрические потери (полученное значение         не должно превышать заданного), а с помощью (        ), (        ) оценивают обеспечение электрического режима и точности конденсатора в заданных условиях эксплуатации.

При проектировании группы конденсаторов расчет начинают, как правило, с конденсатора, имеющего наименьшее значение емкости. В этом случае целесообразно пользоваться программой расчета на ЭВМ.

 

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020