Курсовая работа: Резисторы

Исходными данными для определения геометрических размеров интегральных полупроводниковых резисторов являются:

а) заданные в принципиальной электрической схеме номинальное значение Rи допуск на него y_R = ΔR/R;

б) поверхностное сопротивление легированного слоя Rs , на основе которого формируется резистор;

в) средняя мощность, рассеиваемая резистором Р, и максимально допустимая удельная мощность Ро.

г) основные технологические и конструктивные ограничения. Сопротивление резистора R — R_s l/b, где l и b — длина и ширина резистора.

Проектирование резистора с заданным номиналом сводится к определению конфигурации резистивного слоя, так как при известном поверхностном сопротивлении слоя R_s номинальное значение сопротивления резистора зависит от отношения его длины к ширине (коэффициента формы Кф = l/b). Контактные площадки, расположенные на концах полупроводникового резистора, вносят дополнительные сопротивления. Поэтому в расчетную формулу вводится поправочный коэффициент, зависящий от конфигурации контактных областей. На рис. 8. приведены несколько типовых топологий полупроводниковых резисторов. Конфигурации, приведенные на рис. 8, а, б, пригодны для реализации низкоомных резисторов с номинальными значениями от нескольких ом до одного килоома. При этом оказывается, что для очень низкоомных резисторов ширина превышает его длину.

R = R_s (l/b + 2k₁ ),(1)

R = Rs((li + k)/b-b3k₁ )

где k₁ = 0,07 — поправочный коэффициент.

Для резисторов с номинальными значениями, превышающими 400 Ом, можно использовать топологию, приведенную на рис. 8, в. Расчетное соотношение для определения сопротивления резистора в этом случае

R = Rs(l/b + 2k₂ ),(2)

где k₂ = 0,65 – поправочный коэффициент.

Резисторам с номинальными значениями более 1 кОм целесообразно придавать форму змейки (рис. 8, г), что позволяет значительно уменьшить площадь, занимаемую резистором. Изгибы резистора оказывают влияние на его значение, что учитывается используемым для этого случая расчетным соотношением

R = Rs(l_∑ /b + 2·0,65 + n0,55),(3)

где l_∑ – суммарная длина прямоугольных участков; п – число изгибов резистора на угол 90 °.

Рис.8. Топологии диффузионных резисторов: а, б – низкоомные до 1 кОм; в, г – свыше 400 Ом.

Расчет геометрических размеров интегральных полупроводниковых резисторов начинают с определения их ширины. За ширину резистора принимают значений, которое не меньше наибольшего значения одной из следующих величин:

минимальной ширины резистора b_тех , определяемой разрешающей способностью технологических процессов (b_тех = 3,5 – 4 мкм);

минимальной ширины резистора b_точн , при которой точность его изготовления равна заданной;

минимальной ширины резистора b_Р определяемой исходя из максимально допустимой рассеиваемой мощности:

b_рас ≥ макс (b_тех , b_точн , b_Р ).(4)

Ширина резистора

где Δb, Δl– абсолютные погрешности ширины и длины резистивной полоски (для типовых технологических процессов Δb = Δl = 0,05 – 0,1 мкм); К_ф –коэффициент формы, определяется из соотношения K_ф = R/Rs; γк_Ф – относительная погрешность коэф­фициента формы резистора:

γк_Ф = γ_R –γ_RS – γ_T (5)

Здесь γ_RS =ΔRs/Rs– относительная погрешность удельного поверхностного сопротивления легированного слоя (для типовых технологических процессов γ_RS = 0,05 – 0,1); γ_T = α_R (Т_макс = = 20°С) – температурная погрешность сопротивления.

Минимальное значение ширины b_Р определяется как’

(6)