Поясните методику расчета пленочных конденсаторов

Тонкопленочные конденсаторы имеют структуру, показанную на рисунке 2.4а, и топологии — на рисунке 2.4б, в, г. Они состоят из нижней обкладки (НО), слоя диэлектрика и верхней обкладки (ВО). Верхняя обкладка конденсатора вписывается в нижнюю, а последняя — в слой диэлектрика. Это исключает возможность замыкания обкладок по их периметру и устраняет погрешность от рассовмещения. Конденсаторы, как правило, изготавливаются однослойными и имеют емкость от десятков пикофарад (пФ) до сотых долей микрофарады (мкФ).

К обкладкам конденсатора предъявляются следующие требования:

· малое RS, так как с увеличением удельного поверхностного сопротивления тонкой пленки увеличиваются потери на высоких частотах;

· хорошая адгезия к подложке и диэлектрику;

· малая миграционная подвижность атомов.

Материал верхних обкладок должен быть сравнительно легкоплавким и не смачивать диэлектрик, чтобы при частичном пробое расплавленный металл силами поверхностного натяжения мог вскрыть область пробоя и тем самым как бы «отключить» слабое место в конденсаторе. Материалом обеих обкладок конденсатора обычно является Al. Нижние обкладки делаются с подслоем Ti или Сr.

Рис. 3.5. Структура (а) и топологии (б, в, г) пленочных конденсаторов

Диэлектрик, используемый в конденсаторах, должен обладать хорошей адгезией к Al и подложке, иметь большую диэлектрическую постоянную (ε), малый угол диэлектрических потерь (tgδ), большую´ пробивную напряженность (E _пр). В таблице 2.5 приведены некоторые параметры диэлектриков.

Емкость конденсатора, при выбранном диэлектрике, определяет площадь верхней обкладки конденсатора, которая находится из выражения:

гдеε_Д – диэлектрическая проницаемость диэлектрика; d — толщина диэлектрика; S _ВО – площадь верхней обкладки.

Коэффициент KКР учитывает влияние краевого эффекта на значение емкости.