Металлы высокого сопротивления.

Эти металлы идут на изготовление резисторов. Они должны быть очень многообразны, чтобы перекрыть весь требуемый диапазон резисторов. Они должны отличаться высокой температурной и временной стабильностью, не вступать в химические соединения с материалами проводников и контактных площадок. Из неметаллических материалов широко используется модификации углерода для производства углеродистых резисторов. Получают такие металлы в виде тонкой, нанесённой на керамическое основание плёнки, получают путём разложения гептана С₇Н₁₆ при Т=1100°C. Получается при этом пиролитический углерод по свойствам близкий к графиту. Он имеет поликристаллическое строение, его сопротивление r_V=10^-3Ом´см в диапазоне при ТКr<(2¸4)10^-4град^-1.

Он характеризуется химической стойкостью, высокой стабильностью параметров и низкой стоимостью. При легировании бором получают бороуглеродистые резисторы, которые являются прецезионными (dR<±0,5%).

Недостатком является его несовместимость с ИС и ГИС, его нельзя наносить методом вакуумного испарения. На основании композиции графита или сажи, а также органического диэлектрика получают композиционные резисторы с высоким r_V и небольшой стоимостью.

 

Монометаллические резистивные материалы.

В основном это чистые металлы с высоким r_V. Они используются для изготовления низкоомных резисторов в виде тонких плёнок. Наиболее распространенные металлы:

Тантал Ta – применяется в том случае, если вся микросхема тонкоплёночная изготавливается по танталовой технологии. Для создания резисторов тантал легируют азотом. Для этого его напыляют в атмосфере азота. Это позволяет улучшить стабильность параметров резисторов. Нелегированный тантал применяют для создания проводников. Оксид тантала Та₂О₅ применяют в качестве диэлектрика.

Хром Cr – он удовлетворяет всем требованиям к резистивным плёнкам, т.е. имеет хорошую адгезию к стеклу, ситаллу, керамике, совместим с материалом контактных площадок. Достаточно тугоплавок и создаёт стабильную, плотную плёнку. Сопротивление хромовых плёнок зависит от технологии осаждения, чистоты металла и толщины плёнки.

Рений Re. Применяют в тонкоплёночных резисторах с повышенным удельным сопротивлением. По тугоплавкости уступает только вольфраму. Плёнки из него до 4нм, которые имеют островную структуру. За счёт структуры плёнки удельное сопротивление может быть получено до 5кОм/. Однако, рениевые плёнки нуждаются в защите от внешних воздействий.

Для повышения стабильности параметров резисторов их подвергают процессу предварительного старения. Для этого в течение 100 часов выдерживают под электрической нагрузкой и повышенной температурой.

 

Металлические сплавы

Манганин: 86%Cu, 12%Mn, 2%Ni.

Хорошо обрабатывается механически. Может вытягиваться в проволоку толщиной до 20мкм. После соответствующей термообработки имеет очень стабильные параметры. Микропровода из манганина в стеклянной оболочке применяются для изготовления прецизионных резисторов и реостатов.

Константан: 60%Cu, 40%Ni.

После термообработки сплава имеет ТКr близкий к нулю. Параметры его отличаются высокой стабильностью до Т=500°С. Применяют для реостатов и нагревательных приборов. Причём проволока из него покрыта собственным оксидом и не требуется дополнительная изоляция при создании обмоток.

Нихром. Это большая группа сплавов Ni и Cr – X15H85 или Н85Х15. Применяются как для изготовления дискретных проволочных резисторов, так и для изготовления тонкоплёночных резисторов (Х20Н80). Получают при этом плёночные резисторы методом взрывного испарения в вакууме.

Сплав покрывается собственным оксидом, имеющим хорошие изоляционные свойства. Оксидная плёнка имеет ТКЛР близкий к ТКЛР самого сплава, поэтому при нагревании не растрескивается. Нихром обладает хорошей термостабильностью.