Расчет геометрических размеров элементов интегральной микросхемы

Расчет резисторов

Расчет формы и размеров ГИС начинаем с определения формы и размеров резисторов, входящих в состав разрабатываемой интегральной схемы.

Исходными данными для конструирования пленочного резистора являются: номинал резистора R , Ом ; допуск на номинал (точность) гR, % ; мощность рассеяния Р, мВт. Процесс конструирования пленочного резистора включает выбор его формы, материала и расчет его геометрических размеров с учетом конструктивно-технологических ограничений.

В разрабатываемой ИМС семь резисторов номиналом от 820 Ом (R7) до 100кОм (R1). Поэтому целесообразно использовать не один материал для изготовления резистивного слоя, а несколько.

Разобьём имеющиеся резисторы на две группы по номиналам.

К первой группе отнесём резисторы номиналом от 820 Ом до 10 кОм (R2, R4, R5, R7, R9). Ко второй группе - от 47 кОм до 100 кОм (R1, R3, R6).

Для первой группы определим оптимальное с точки зрения минимума площади под резисторами ГИС сопротивление квадрата резистивной пленки по формуле:

,

где : n - число резисторов;

- номинал -го резистора.

сopt1=[(820+1000+1000+3300+10000)/(0.003622542)]1/2=2109 Ом

Определим оптимальное с точки зрения минимума площади под резисторами ГИС сопротивление квадрата резистивной пленки для второй группы.

сopt2=[(47+68+100)/(0.045982478)]1/2=68.4 кОм

Для резисторов первой группы в качестве материала резистивной плёнки выбираем сплав РС-3001 ЕТ0.021.019ТУ с параметрами:

сs =2000 Ом/□;0 =0,02 Вт/мм2;

ТКР = -0,2·10-4

Для резисторов второй группы выбираем Кермет К-50С ЕТ0.021.013ТУ с параметрами:

сs =10000 Ом/□;0 =0,02 Вт/мм2;

ТКР = -5 ·10-4

Определяем температурную погрешность по формуле:

гRt = бR(Tшах-20°С)

гRt1=0,2·10-4·80·100%=0,16%

гRt2=5·10-4·80·100%=4%

Определяем допустимую погрешность коэффициента формы по формуле:

гКфдоп = гR - г сs - гRt - гRст - гRк

гКфдоп1=20-2,5-0,16-1=16,34 >0

гКфдоп2=10-2,5-4-1=2,5 >0

Допустимая погрешность коэффициента формы в обоих случаях положительная, следовательно изготовить резисторы из данных материалов возможно.

Определим конструкцию резисторов по значению коэффициента формы:

Кфi = Ri / сs.

Кф1=100000/10000=10

Кф2=3300/2000=1,65

Кф3=47000/10000=4,7

Кф4=10000/2000=5

Кф5,9=1000/2000=0,5

Кф6=68000/10000=6,8

Кф7=820/2000=0,41

Коэффициент формы для резисторов R1-R4, R6 находится в интервале от 1 до 10, следовательно, резистор должен быть прямоугольной формы (Рис. 1а,б). Коэффициент формы резисторов R5, R7, R9 находится в интервале от 0,1 до 1, следовательно, нужно изготовить резистор прямоугольной формы, у которого длина меньше ширины (Рис. 1е,в).

Рисунок 1 - Конструкции плёночных резисторов

Резистор R1 имеет коэффициент формы равный 10, следовательно, конструируем резистор прямоугольной формы. Расчёт начинаем с определения ширины резистора из условий:

bрасч mах {bтехн; bточн; bP},

где - минимальная ширина резистора, определяемая возможностями технологического процесса;

- ширина резистора, определяемая точностью изготовления

Читайте также

Проект волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП)
Последнее десятилетие ХХ века характеризуется чрезвычайно быстрым развитием различных, в особенности кабельных, систем и компьютерных технологий, синтез которых положил начало созданию ...

Параллельное развитие аналоговой и цифровой вычислительной техники
Вычислительная техника сегодня является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Основой современной научно-технической революции является бурное развитие средств об ...

Приемник многоканальной линии связи
Любое радиоприемное устройство включает в себя приемную антенну, радиоприемник и оконечное устройство, служащее для воспроизведения сигналов. Существует классификация радиоприемник ...