Поясните методику расчета геометрии пленочных резисторов

Тонкопленочный резистор с прямолинейной геометрией (см. рис. 2.1) изготовлен на диэлектрической подложке и состоит из резистивного материала шириной b, длиной l, и контактных площадок (КП) с величиной перекрытия резистивного слоя h для ликвидации влияния возможного рассовмещения слоев.

Рис. 3.2. Топология (а) и структура (б) прямолинейного резистора

Каждому материалу резистора соответствует определенный материал контактных площадок (КП), представленный в таблице 2.3 [ХХ].

Сопротивление пленочного резистора определяется без учета контактного сопротивления.

Таблица. 2.1.

Материал резисторов и контактных площадок

Сопротивление резистора, приведенного на рисунке 2.1, определяется выражением

(2.1)

где K _ф — коэффициент формы.

На рисунке 4.2 показаны резисторы более сложной конфигурации (50 8 Kф 8 10). Их сопротивления определяются как

где –суммарная длина прямолинейных участков резистора; n – число изломов или четвертей кольца; – число, определяющее сопротивление области излома или четверти кольца.

Для резистора на рисунке 4.2а: ; n = 6; K _из1 =0,55.

Для резистора на рисунке 4.2б: , n = 4; K _из2 = 1,57· l _n(r₂/r₁).

Рис. 3.3. Пленочные резисторы больших номиналов:
меандр (а), змейка (б), полосковый (в).

На рисунке 2.2а пунктирным прямоугольником обозначено звено (шаг) меандра. Если считать, что резистор типа «меандр» состоит из целого числа звеньев с шагом (a + b) и имеет длину , то занимаемая им площадь

В большинстве случаев в этом выражении можно пре небречь вторым членом. Тогда

т. е. при заданных K _ф, b, a (часто a = b) площадь меандра имеет приблизительно постоянную величину, не зависящую от длины и ширины меандра. Обычно стараются не делать K _ф более 50 и менее 0,1.

В резисторах типа «меандр» в местах изломов происходит больший разогрев, что в некоторых случаях необходимо учитывать.

При изготовлении резисторов больших номиналов, рассеивающих большую мощность, целесообразно использовать конфигурацию, показанную на рисунке 2.2в.

При выборе геометрии резистора контактные площадки следует располагать с противоположных сторон (рис. 2.1 и 2.2), а не с одной стороны (рис. 2.3). В последнем случае на сопротивление резистора повлияет рассогласование резистивного и контактного слоев при проведении фотолитографии или масочного напыления материалов.

Рис. 3.4. Неправильноерасположениеконтактных площадок

Следует проектировать так, чтобы все резисторы, расположенные в одном слое, были изготовлены из одного материала и, следовательно, имели бы одинаковое RS. Поэтому выбор оптимального материала связан с относительным уравниванием малых и больших номиналов. Если в одном слое имеется N резисторов, то оптимальное R_S можно вы числить с помощью уравнения:

откуда имеем

Если даже при использовании оптимизированного значения сопротивления слоя значение K _ф выходит за заданные пределы 0,1 ≤ K _ф ≤ 50, то целесообразно разбить резисторы на две группы и для каждой из них определить с помощью вышеприведенного уравнения соответствующее удельное поверхностное сопротивление. В этом случае следует использовать два различных резистивных материала.