Определение конфигурации резисторов.

Расчет пленочных резисторов начинается с выбора материала резистивной пленки и проводящей пленки для выводов. Для этого можно воспользоваться таблицей 1 методического указания.

Каждый резистор должен выдержать мощность:

 

,

 

где Р₀ - удельная мощность рассеяния (значения Р₀ для различных материалов приведены в упомянутой выше таблице).

 

 - площадь резистора.

R_З = 2,7 МОм:

 

где 10000 - удельное сопротивление (Ом/квадрат) материала кермет.

Резистор займёт много места, предпочтительней использовать навесной резистор: типа Р1-12.

 

 

R_К2 = R_Э2 - расчётная величина 2000 Ом.

Выберем материал РС-3001. R_i = 1000-2000 Ом/квадрат.

Вычислим К_Ф:

 

 

К_Ф < 10, реализация полоска (b * l).

Выберем b = b_min = 0,2 мм, тогда:

 

l = К_Ф * b;= 2 * 0,2 = 0,4 мм;= 0,2 * 0,4 = 0,08 мм²

 

Мощность, которая на нём рассеивается равна:

 

P _(Rэ2) = I²_{р. т.} * R_Э = 0,00426² * 2000 ≈ 36,3 мВт.

 

Мощность, которую выдержит резистор S = 0,08 мм² равна:

,6 мВт << 36,3 мВт, т.е. необходимо увеличить площадь резистора, одновременно увеличивая длину и ширину.

 

Выберем b = 5* b_min = 5 * 0,2 = 1,0 мм, тогда:

l = К_Ф * b;= 2 * 1,0 = 2,0 мм;= 1,0 * 2,0 = 2,0 мм²

 

мВт > 36,3 мВт, следовательно резистор не перегревается.

R_C - расчётная величина 1602 Ом. Выбираем материал РС-3001.

R_i = 1000-2000 Ом/квадрат.

Вычислим К_Ф:

 

 

К_Ф < 10, реализация полоска (b * l).

 

Выберем b = 4* b_min = 4 * 0,2 = 0,8 мм, тогда:

l = К_Ф * b;= 2 * 0,8 = 1,6 мм;= 0,8 * 1,6 = 1,28 мм²

Мощность, которая на нём рассеивается равна:

 

P _(Rс) = I²_{с р. т.} * R_С = 0,0027² * 1602 ≈ 12 мВт.

 

Мощность, которую выдержит резистор S = 1,28 мм² равна:

 

 

,6 мВт > 12 мВт, следовательно резистор не перегревается.

б. Расчёт конденсаторов.

При расчете пленочных конденсаторов сначала выбирают материал диэлектрика (см. табл.2 в методическом указании) в соответствии с заданным методом нанесения пленок.

После выбора материала вычисляют площадь конденсатора

 

,

 

где С_i - емкость рассчитываемого конденсатора;

А и В - длина и ширина площадки, занимаемой перекрывающимися частями нижней и верхней обкладок конденсатора (если конденсатор имеет прямоугольную форму).

С_Р1 - расчётная величина 11,25 нФ. Пусть реализуется интегрально, выберем материал окись тантала.

 

С_Р2= С_Р3 - расчётная величина 15,2 мкФ - реализация: навесной конденсатор.

Выбираем:

 

 

Пусть l = 3мм; b = 4мм;

S_Ср2 = S_Ср3 = 3 * 3 = 9 мм²;

С_К - расчётная величина 38 нФ. Выберем навесной:

 

 

Пусть l = 1,5 мм; b = 2 мм;

S_Ск = 1,5 * 2 = 3 мм²;

Транзисторы:

VT1 - бескорпусной полевой транзистор 2П202Е-1:

 

 

S_VT1 = 0,8*0,8 = 0,64 мм².

 

VT2 - бескорпусной биполярный транзистор КТ331А-1:

 

 

S_VT2 = 1,2*1,2 = 1,44 мм².

 

в.  Площадь занимаемой элементами.

Площадь занимаемая транзисторами:

 

S_ТР = S_VT1 + S_VT2 = 0,64 + 1,44 = 2,08 мм².

 

Площадь занимаемая резисторами:

 

S_R = S_Rз + S_Rэ + S_Rк + S_Rс = (3,1*1,55) + 2*2,0 + 1,28 = 10,085 мм².

 

Площадь занимаемая конденсаторами:

 

S_С = S_Ср1 + S_Ср2 + S_Ср3 + S_Ск= 22,5 + 2*9 + 3 = 43,5 мм².

 

Определим общую площадь занимаемую элементами:

 

S_∑ = S_ТР + S_R + S_С = 2,08 + 10,085 + 43,5 = 55,665 мм².

 

Учитывая площадь соединений, промежутки между элементами и расстояние от края подложки, следует увеличить суммарную площадь в 3-4 раза.

S_ПОДЛ = 55,665 * 3 = 166,995 мм².

 

В соответствии с рекомендуемыми размерами плат для гибридных ИМС (таблица №3 методического указания) выбираем:

Длина - 16 мм, ширина - 10 мм.

 

S = 16 * 10 = 160 мм².

 

Этапы изготовления ГИМС

Изготовление устройств в виде гибридной ИМС происходит в несколько этапов:

Подготовительные операции.

Слитки кремния разрезают на множество тонких пластинок, на которых затем изготовляют интегральные схемы. Пластины многократно шлифуют, а затем полируют. Проводят очистку и обезжиривание в органических растворителях при повышенной температуре. И затем отмывают в воде.

Эпитаксия.

Эпитаксией называют процесс наращивания монокристаллических слоев на подложку, при котором кристаллографическая ориентация наращиваемого слоя повторяет кристаллографическую ориентацию подложки.

Термическое окисление.

Окисление кремния - один из самых характерных процессов в технологии современных ИС. Получаемая при этом пленка двуокиси кремния (SiO₂) выполняет несколько важных функций, в том числе:

-  функцию защиты - пассивация поверхности и, в частности, защиты вертикальных участков p - n - переходов, выходящих на поверхность;

-  функцию маски, через окна которой вводятся необходимые примеси;

-  функцию полного диэлектрика под затвором МОП - транзистора.

Такие широкие возможности двуокиси кремния - одна из причин того, что кремний стал основным материалом для изготовления ИС.

Легирование.

Внедрение примесей в исходную пластину (или в эпитаксиальный слой) путем диффузии при высокой температуре является исходным и до сих пор основным способом легирования полупроводников с целью создания диодных и транзисторных структур. Однако, за последние десять лет широкое применение получил и другой способ легирования - ионная имплантация, который рассматривается ниже.

Травление.

Это химические способы изменения рельефа поверхности твердого тела.

Техника масок.

Маски обеспечивают локальный характер напыления, легирования, травления. Всякая маска содержит совокупность заранее спроектированных отверстий - окон. Изготовление таких масок, задача литографии (графирование).

Нанесение тонких пленок.

Существуют три основных метода нанесения тонких пленок на подложку.

-  термическое (вакуумное) напыление

-  ионно-плазменное напыление;

-  электрохимическое осаждение;

Металлизация.

Процесс металлизации призван обеспечить омические контакты со слоями полупроводника, а также рисунок межсоединений и контактных площадок.

Сборочные операции.

Литература

 

1.  А.Н. Игнатов. Методическое указание "Разработка интегрального аналогового устройства", Новосибирск, 1999.

2. П. Хоровиц, Ц. Хила. Искусство схемотехники - Москва.: Мир, 1993г.

.   Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник под редакцией Б.Л. Перельмана - Москва.: Радио и связь, 1981 г.

.   Безладнов. Н.Л. Проектирование транзисторных усилителей звуковых частот - Москва.: Связь, 1978 г.

.   Цыкина А.В. Электронные усилители - Москва.: Радио и связь, 1982 г.