Приклад розв'язування задачі

Умова задачі.

Розрахувати розміри і розробити конструкцію плівкової плоскої спіралі квадратної форми, виконаної на ситаловій підложці (СТ50-1). Значення індуктивності 0,5 мкГн, робоча частота – 100 МГц, добротність – не менше 50.

Розв'язування задачі.

1. Вибирають матеріалом провідника спіралі мідь з питомим опором r = 1,72 ×10^-8 Ом×м і розраховують глибину скін - шару δ на частоті 100 МГц за формулою (9.20):

,
м.

2. Визначають товщину провідника плоскої спіралі:

,
мкм.

Провідник плоскої спіралі створюють напиленням тонкої плівки з наступним формотворенням фотолітографією і гальванічним нарощуванням до 20 мкм.

3. Виходячи з технологічних обмежень (метод формотворення – фотолфтографія), вибирають ширину провідника b = b_min = 100 мкм і відстань між провідниками a = a_min = 100 мкм і визначають крок спіралі t =( a + b) = 200 мкм.

4. Вибирають відношення k = D₁/D₂_.. Для квадратної спіралі приймають k = 0,25.

5. Визначають зовнішній розмір D₂ квадратної спіралі . Розрахунки виконують за формулою (9.21):

,
м » 6 мм,

де T= 28,4 Гн/м.

6. Визначають внутрішній розмір D₁ квадратної спіралі. Розрахунки виконують за формулою (9.22):

,
мм.

7. Розраховують число витків квадратної спіралі. Розрахунки виконують за формулою (9.23):

,
витка.

8. Розраховують погонну ємність між двома сусідніми витками C_П . Розрахунки виконують за формулою (9.13):

,
Ф/м,

де e_П = 8 -відносна діелектрична проникність ситалової підложки (табл. Д.2.2.).

9. Розраховують власну ємність плівкової індуктивності. Розрахунки виконують за формулою (9.12):

,
Ф,

де l₁ @ 4×D₁ = 1,5 × 4 = 6 мм – середня довжина першого (внутрішнього) витка.

10. Розраховують діелектричні втрати в підложці. Розрахунки виконують за формулою (9.9):


Ом,

де = 2×10^-4 – тангенс діелектричних утрат в підложці (табл. Д.2.2.).

11. Розраховують довжину провідника l_K квадратної спіралі. Розрахунки виконують за формулою (9.15):

,
мм.

12. Розраховують опір матеріалу спіралі з урахуванням поверхневого ефекту. Розрахунки виконують за формулою (9.10):

,
Ом,

де, a = .

13. Розраховують добротність квадратної спіралі. Розрахунки виконують за формулою (9.8):

,
.

Розрахована добротність квадратної спіралі Q = 124 > 50. Умови задачі виконані повністю. Розроблена конструкція індуктивного елемента у формі квадратної спіралі зображена на рис. 9.3.

Рекомендована література

1. Прищепа М. М. Мікроелектроніка. В 3 ч. Ч. 1. Елементи мікроелектроніки [Текст]: навч. посіб. / М. М. Прищепа, В. П. Погребняк. / За ред. М. М. Прищепи. – К.: Вища шк., 2004. – 431 с.: іл.

2. Прищепа М. М. Мікроелектроніка. Елементи мікросхем. Збірник задач. [Текст]: навч. посіб. / М. М. Прищепа, В. П. Погребняк. / За ред. М. М. Прищепи. – К.: Вища шк., 2005. – 167 с.: іл.

3. Ермолаев Ю. П., Пономарев М. Ф., Крюков Ю. Г. Конструкции и технология микросхем / (ГИС и БГИС); Под ред. Ю. П. Ермолаева: Учебник для вузов. – М.: Сов. Радио, 1980. – 256 с., ил.

4. Матсон Э.А., Крыжановский Д.В. Справочное пособие по конструированию микросхем. – Мн.: Выш. Школа, 1982. – 224 с., ил.

5. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / С. И. Бахарев, В. И. Вольман, Ю. Н. Либ и др.; Под ред. В. И. Вольмана. – М.: Радио и связь, 1982. – 328 с., ил.

РОЗДІЛ 6. РОЗРАХУНКИ І ПРОЕКТУВАННЯ РЕЗИСТОРІВ.. 268

6.1. Короткі теоретичні відомості 268

6.1.1. Плівкові резистори. 268

6.1.2. Розрахунки резисторів. 274

6.1.3. Визначення конфігурації резисторів. 276

6.1.4. Особливості розрахунків низькоомних резисторів. 278

6.1.5. Розрахунки підстроюваних плівкових резисторів. 278

6.1.6. Особливості розрахунків товстоплівкових резисторів. 281

6.1.7. Розрахунок контактного переходу резистивная смужка - контактна площинка. 282

6.1.8. Особливості конструкцій і розрахунків напівпровідникових резисторів. 283

6.2. Приклад розв¢язування задачі 285

Рекомендована література. 289

РОЗДІЛ 7. РОЗРАХУНКИ І ПРОЕКТУВАННЯ КОНДЕНСАТОРІВ.. 291

7.1. Короткі теоретичні відомості 291

7.1.1. Плівкові конденсатори. 291

7.1.2. Розрахунки конденсаторів. 296

7.1.3. Конденсатори напівпровідникових мікросхем.. 301

7.2. Приклад розв’язування задачі 304

Рекомендована література. 308

РОЗДІЛ 8. РОЗРАХУНКИ І ПРОЕКТУВАННЯ RC-СТРУКТУР. 309

8.1. Короткі теоретичні відомості 309

8.1.1. Плівкові RC – структури. 309

8.1.2. Розрахунки однорідних RC-структур. 310

8.2. Приклад розв’язування задачі 312

Рекомендована література. 316

РОЗДІЛ 9. РОЗРАХУНКИ І ПРОЕКТУВАННЯ ІНДУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ.. 317

9.1. Короткі теоретичні відомості 317

9.1.1. Плівкові індуктивні елементи. 317

9.1.2. Розрахунки індуктивних елементів. 322

9.2. Приклад розв'язування задачі 325

Рекомендована література. 329