2. Лабораторная работа №1
Конструкции пленочных конденсаторов
3
B
3
A
К
S
S
1
2
A
1
2
а)
в)
B
б)
Емкость пленочного конденсатора
C
0
4
S
d
0.0885 n
d
S
– относительная
диэлектрическая
проницаемость диэлектрика
S – площадь перекрытия обкладок; d – толщина диэлектрика;
n – количество диэлектрических слоев
3. Лабораторная работа №1
Потери в пленочных конденсаторов
Потери в конденсаторе складываются из диэлектрических потерь и
потерь в обкладках.
Потери в диэлектрике обусловлены свойствами материала
диэлектрика на определенной частоте f и определяются суммой
миграционных и дипольно-релаксационных потерь:
tg
D
2
0 f
2
(
B
H
1 (2 f )
V
)
2
где V – удельное сопротивление пленки диэлектрика,
– время релаксации, B и H – значения относительной диэлектрической
постоянной на высоких и низких частотах.
Тангенс угла потерь в обкладках конденсатора:
tg
ОБКЛ
2
3
MAX
RОБКЛ С
RОБКЛ
0
А/ В
– сопротивление обкладок
конденсатора.
4. Лабораторная работа №1
Характеристики материалов пленочных конденсаторов.
Материал диэлектрика
Моноокись
кремния
Моноокись
германия
Двуокись
кремния
Окись алюминия
Окись тантала
Боросиликатное стекло
(БСС)
Алюмосиликатное стекло
(АСС)
Иттрийборитное стекло
(ИБС)
Паста ПК-12
Паста
ПК1000-30
Материал
обкладок
Алюминий
"
"
Алюминий +
никель
Тантал +
ванадий
Алюминий +
ванадий,
алюминий +
титан
То же
"
Паста
ПП-1,
ПП-2
То же
Диэл. проницаемость на
частоте
1 кГц, ...
Удельная емкость,
пФ/см2.
5-6
5000 10000
5000
10000
15000
20000
10 - 12
4
Тангенс
угла
диэл.
потерь
на частоте
1 кГц,
tg
0.01 0.02
0.001 0.005
Температурный коэф.
емкости
ТКС·10-4,
град
Электрическая прочность, Епр·10,
В/см
Стабильность в
норм. усл.
Под рабочим напряжением на
1000 ч работы, %
2 - 3.5
2 -3
±(1.5 - 6)
3-5
1
1
0.5
2
5 - 10
8
30000
40000
0.3 - 1
3-4
5
20 - 23
0.02
4
2
±1
3.9 - 4.2
50000
100000
200000
15000
0.001
0.2
3-5
-
5.2 - 5.5
30000
0.003
1.5
3-5
-
10 - 12
60000
0.007
5
2-3
-
-
10000
0.03 0.04
±10
Uпр=>150 В
±5
-
3700
0.036
±10
Uпр=>150 В
±5
6. Лабораторная работа №1
Контрольные вопросы
Критерии выбора материалов обкладок и диэлектрика конденсатора.
Значение эффективной диэлектрической проницаемости двухслойных
диэлектриков.
Оптимальная форма обкладок с точки зрения минимизации
погрешности площади перекрытия.
Какими факторами определяется минимальная толщина диэлектрика.
Пути и методы обеспечения электрической прочности пленочных
конденсаторов.
Виды потерь в пленочных конденсаторах.
Зависимость добротности пленочных конденсаторов от частоты.
7. Лабораторная работа №2
Емкость планарного конденсатора
а
в
E
п
п
d
L
С
0.0422 l
П
З
2
d
th
4 n
cth
( d / 2 b)
,
2 n
и п - проницаемости материала
покрытия металлизированных
областей и подложки
З
9. Лабораторная работа №2
Расчетные модели
Форма проводников
k2
Расчетная схема
1. Две пластины разной
ширины
2. Две пластины одинаковой ширины
a
1 2
d
b
th2
4n
a
d
1
b
1
d
b
d
a
d
5.
th
a
d
2
2
a
d
a
d
1
th
7. Пластина и полуплоскость в одной плоскости
b
d
1
1
3. Одна бесконечная
плоскость и пластина
6. Пластина и полуплоскость в перпендикулярных плоскостях
b
d
a
d
1
4. Две пластины разной
ширины в перпендикулярных плоскостях
a
d
1
d
2a
d b
2a
1
a
d
1
1
1
a
d
2
2
2
11. Лабораторная работа №2
Контрольные вопросы
Почему
на
высоких
частотах
используются
конденсаторы
с
обкладками гребенчатой формы.
Чем отличается гребенчатый конденсатор от плоского.
Почему на высоких частотах нужно учитывать влияние корпуса на
величину емкости конденсатора.
Что нужно сделать, чтобы уменьшить влияние корпуса на емкости
конденсатора.
Что
нужно
знать,
чтобы
рассчитать
емкости
гребенчатого
конденсатора.
Назовите причины расхождения экспериментальных и расчетных
данных.
12. Лабораторная работа №3
Варианты схем режекторных фильтров на основе RC-структур
1
2
S
dU1
U1 d
U
1
NR
U2
U
R
1
C
U2
U
1
R
C
C
U2 U1
NC
0
0
0
0,338
0,338
0,0936
0,0938
11,187
0,0562
17,786
11,187
0,0562
17,786
30,8
4,58
0,218
30,8
4,58
0,218
1
1
1
1
1
RC
N
1/N
U2
U1 0
0
U2
U1
C
4
NR
R
R
Параметр
3
NC
1
1
N
0
1
N
0
U2
13. Лабораторная работа №3
Z-матрица для схемы №1
cth pRC
Z
R
pC csh pRC
R1
R
R1
R
pRC
csh pRC
pRC
cth pRC
Траектория движения нулей при
изменении коэффициента N
Функция передачи
R1
R
R1
R
pRC
pRC
Z 21
Z11
T
N
1 N sh
ch N sh
R1 R
Зависимость частоты
минимальной передачи фильтра
от коэффициента N
14. Лабораторная работа №3
Продольное сечение RC-структуры в зависимости
от направления смещения
/
L
L
L
/
L
L
L
R
R
а)
б)
Соответствующие им схемы фильтров
R
R
R1
R2
C
R0
а)
C2
C
C1
R0
б)
15. Лабораторная работа №3
Функция передачи
RC-структур
T
1 N ( sh
N sh
ch
ch
для схемы а
N=R0/R; = С2/С
= R1/R
ch )
sh (
для схемы б
= С1/С
= R2/R
R
R
R1
R2
C
R0
C2
C
C1
а)
R0
б)
Условие нулевого баланса
1 N ( sh
ch )
0
Траектория движения нулей при изменении
коэффициента для различных значений N
)
17. Лабораторная работа № 4
Конструкции пленочных резисторов со специальными
подгоночными участками
18. Лабораторная работа № 4
Конструкции пленочных резисторов для ступенчатой подгонки
сопротивления
b
l0
l
а)
б)
19. Лабораторная работа № 4
Конструкции пленочных резисторов для плавной подгонки
Конструкции пленочных резисторов для ступенчатой подгонки
сопротивления
сопротивления
20. Лабораторная работа № 4
Настроечные характеристики подгоняемых резисторов в
относительных координатах
21. Лабораторная работа №4
Контрольные вопросы
Запишите
уравнение
Лапласа
для
модели
резистора
с
граничными
при
проведении
условиями 2-го рода.
Поясните,
как
смоделировать
граничные
условия
физического эксперимента.
Приведите примеры конструкций подгоняемых резисторов.
Пользуясь полученнымы графиками, найдите положение подгоночного
разреза для резистора рис. 6 под заданную величину.
Укажите, каким образом нужно провести настроечные разрезы резистора
рис. 5 для получения максимального сопротивления. Оцените величину
полученного сопротивления при
=1000
ом при минимальной ширине 100
мкм.
Постройте приближенное распределение линий тока для полученных
распределений эквипотенциальных линий.
Самостоятельно предложите конструкции подгоняемого резистора.
