Mavzu: Integral mikrosxemaning passiv elementlarini hisoblash rezistorlarni loyihalash va aniqlash Ishdan maqsad

Mavzu: Integral mikrosxemaning passiv elementlarini hisoblash rezistorlarni loyihalash va aniqlash
Ishdan maqsad: Yupqa plyonkali rezistorlar topologiyasini hisoblash va loyihalash
Nazariy qism
Rezistorlarning ishlashi materiallardan o‘tayotgan elektr tokiga qarshilik qilish xususiyatiga asoslangan. Rezistorlar vazifasiga ko‘ra umumiy, pretsizion, yuqori chastotali, yuqori megaomli, yuqori voltli va maxsus, ishlatilish xususiyatlariga ko‘ra esa, temperatura va namlikka bardoshli, vibratsiyaga va zarbga chidamli, yuqori darajada ishonchli bo‘lishi mumkin. Umuman olganda elementlarning qarshiligi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

bunda: R-O’tkazgichning qarshiligi,ρ-o’tkazgichning solishtirma qarshiligi,s-o’tkazgichning ko’ndalang kesim yuzasi,l-o’tkazgich uzunligi
Turli xil rezistorlarning qarshiligini aniqlash uchun formulalar quyidagi jadvalda keltirilgan.Integral mikrosxema (IMS)lar rezistorlarini yasashda uning geometrik o‘lchamlarining kichikligi sababli mo‘ljallangan qarshilikni olish imkoniyati bo‘lmaydi. Shuning uchun mexanik usullar bilan yoki lazer nuri yordamida geometrik o‘lchamlarini qisqartirib, rezistor qarshiligi talab etilgan nominalga keltiriladi.
Plyonkali rezistorlari gibrid integral mikrosxema (GIMS) va mikromontajlarning eng keng tarqalgan elementlaridan biri hisoblanadi. Plyonkali rezistorlar qalinligiga qarab nafis va qalin kabi farqlanadi. Yupqa plyonkali rezistorlarning qalinligi 1 mikrondan oshmaydi va ular asosan vakuumli yotqizish va cho'ktirish usullari bilan ishlab chiqariladi. Qalin plyonkali rezistorlar ekranli bosib chiqarish usullari bilan amalga oshiriladi. Ularning qalinligi (10-100) mkm.
Plyonkali rezistorlari dielektrik substratga yotqizilgan bo’lib uning uchlarida yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan kontakt yostiqchalari mavjud bo’ladi. 1-rasmda bunday rezistorlarning eng keng tarqalgan konfiguratsiyasini ko'rsatilgan.

1-rasm.Plyonkali rezistorlarning konfiguratsiyalashgan ko’rinishi
Plyonkali tranzistorlarning asosiy parametrlari
Rezistorning asosiy xarakteristikasi uning nominal qarshiligidir R_n
(1)
Bu yerda- ρ-o’tkazgichning solishtirma qarshiligi;
l,d,b- rezistiv plyonkaning uzunligi, kengligi va qalinligi; R_K = -plyonkani kvadrad qarshiligi; -rezistorning shakl koeffisenti. To'rtburchak plyonka qarshiligining umumiy qarshiligi
R_n=R_KK_sh+2R_s (2)
bu tenglikdagi R_s-qarshilik va o'tkazgichning kontakt qarshiligi. Meander shaklida qilingan rezistorni hisoblashda shuni hisobga olish kerakki, egilish joylarida potentsial maydon bir xil bo'lmaydi (2-rasm) va energiya tashqi burchakdan ancha katta bo'lgan ichki burchakda chiqariladi. Potensial maydon egilish burchagidan b masofada tekislanadi. Burchak kvadratining qarshiligiga teng bo'lib chiqadi 0,55 R_K(K_sh= 0,55). Shuning uchun to'g'ri burchakni tashkil etuvchi uchta kvadratning qarshiligi 2,55 R ga teng.

2-rasm. Mender rezistorlarida oqim zichligi taqsimoti
Dumaloq(ilon tipli) shakldagi egilish qarshiligi (3-rasm shtrixlangan yuza qarshiligi)
Muayyan holatda, rezistiv plyonka kengligi b = 2r₂ bo'lganda yumaloq qismining qarshiligi quyidagiga teng bo’ladi
2R’ = 2,86 R_K
Meander shaklida qilingan plyonkali rezistorning umumiy qarshiligining ifodasi quyidagicha yoziladi:
R_M= R_K⋅n + m ⋅0,55 R_K+ 2R_S (3)
Bu yerda shakl koeffisenti K_sh=1ga bo’lgan n-kvadratlar soni; m- K_sh=0.55 burchak kvadratlari soni

3-rasm.”Ilon”tipli qarshilikning konstruksiyasi
“Ilon”tipli qarshilik rezistorning to’g’ri chiziqli va eri qismlarning qarshiligidan iborat bo’ladi.
(4)
-umumiy to’g’ri to’rtburchaklar soni
m-egilishdagi konfiguratsiyalar soni
Shuni hisobga olish kerakki, kontakt qarshiligining qiymati ko'p jihatdan kontakt materiallarini tanlashga, shuningdek ularni ishlab chiqarishning texnologik shartlariga bog'liq. Shuning uchun har bir laboratoriyada R_S qiymatlari eksperimental tarzda aniqlanadi. Yuqori qarshilikli rezistorlarni hisoblashda odatda R_S qiymati e'tiborga olinmaydi.Nominal qarshilikning chidamliyligi ΔR/R rezistor qarshiligining nisbiy o'zgarishi bilan belgilanadi, chunki texnik ishlab chiqarish xatolari, harorat o'zgarishi va materiallarning eskirishi bilan bog'liq beqarorlashtiruvchi omillar hisoblanadi.
Rezistorning umumiy nisbiy xatoligi N_R=ΔR/R barcha ishlab chiqarish xatolari va uning ishlashi paytida yuzaga keladigan xatolar yig'indisi bilan aniqlanadi.
N_R=ΔR/R=N_RK+N_KF+N_Rk+N_RT+N_RCT (5)
Bu yerda N_RK=( Δρ/ ρ) + (Δd / d)-ishlab chiqarishni nisbiy xatosi, N_KF=( Δl / l) + ( Δb / b)-nisbiy xatolik, N_Rk-kontakt qarshiligining o’tish xatoligi, N_RT=αR ⋅ ΔT qarshilikning harorat bilan bog’liq xatoligi, N_RCT-materialning eskirishi bilan bog’liq xatolik.

• 
  Haroratning barqarorligini tavsiflash uchun αR materialning harorat qarshilik koeffitsienti tushunchasi kiritilgan.
  
• 
  
  
• 
  Qarshilikning harorat bilan bog’liq xatoligi quyidagicha topiladi
  
• 
  N_RT=α_R∙ΔT= α_R(T_max-T_{xona.harorati})= α_R(T_max-20⁰C)
  
• 
  Plyonka eskirishi tufayli N_RCT xatoligi plyonka qarshiligining vaqtinchalik beqarorligini aniqlaydi. Bu plyonkalarning materialiga, ularni himoya qilish samaradorligiga, shuningdek saqlash va ishlatish shartlariga bog'liq. Plyonka rezistorining eskirish koeffitsienti plyonka strukturasining o'zgarishi va uning oksidlanishi tufayli o'ziga xos sirt qarshiligining eskirish koeffitsientiga deyarli tengdir.
  

N_RCT=( ΔR/R)_CT=K_CT∙t
bu erda t - rezistorning qarshiligi ΔR ga bog’liq o'zgargan eksplutatsiya vaqti. Germaniyli integral mikrosxema uchun odatda N_RCT 3% dan oshmasligi kerak. N_Rk xatoligi metall plyonkalarni cho'ktirishning texnologik shartlariga, rezistorli plyonkalarning qarshiligiga va kontakt yostiqlarining bir-birining ustiga chiqishining geometrik o'lchamlariga bog'liq.
Ruxsat etilgan tarqalish quvvati P_ruxsat plyonka materialining o'ziga xos tarqalish kuchi P₀ va rezistorning maydoni bilan belgilanadi.
P_ruxsat=P₀∙S_R= P₀∙l∙b (6)
Maxsus quvvat sarfi P₀ plyonka rezistorlarining yuk hajmini aniqlaydi va bu materialning energiya xarakteristikasi hisoblanadi (1-jadval).
Yupqa plyonkali rezistorlar uchun materialning xususiyatlari
1-jadval