Вопросы радиоэлектроники. 2019; : 21-27
Электрическая емкость резистивной пленки в плоскослоистой среде
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-10-21-27Аннотация
Паразитные емкости пленочных резисторов могут существенно влиять на выходные электрические характеристики проектируемого изделия микроэлектроники. Методика расчета таких емкостей необходима для построения математических моделей, предназначенных для использования в САПР на стадии схемотехнического проектирования. Это обуславливает актуальность разработки методики расчета указанных емкостей. В статье получены аналитические выражения для токоведущего прямоугольного высокоомного пленочного проводника (резистора), учитывающие зависимость емкости от неравномерности распределения заряда. Найдены границы, в которых меняется емкость резистора при предельно возможном изменении распределения заряда вдоль вектора тока, которое обусловлено изменением модуля сопротивления нагрузки резистора от 0 до ¥, выявлен знак погрешности, обусловленной расчетом емкости резистора по формулам, предназначенным для вычисления емкости эквипотенциального проводника. Отмечена существенная нелинейность входного импеданса резистора. Нелинейность вызвана перераспределением заряда, которое имеет место, если сопротивление нагрузки пленочного резистора изменяется во время функционирования интегральной схемы.
Список литературы
1. Мишин Ю. С. Разработка и исследование алгоритмов машинного проектирования топологии высокочастотных микроузлов: автореферат дис. канд. техн. наук. М.: МАИ, 1982. 12 с.
2. Головченко В. Б. Проектирование резисторов высокочастотных пленочных микросхем // Радиотехника. 1968. № 3. С. 80–86.
3. Семенцов В. И., Прозоровский В. Е. Расчет паразитных параметров пленочных резисторов многослойных интегральных структур // Радиотехника. 1975. T. 30. № 8. С. 71–76.
4. Мишин Ю. С. Об алгоритме вычисления емкостей элементов топологической структуры пленочных микросхем // Известия вузов. Cep. Приборостроение. 1976. № 11. С. 90–92.
5. Brady L. J. The high-frequency performance of resistors // Proceedings of the Electronic Component Conference. Washington, 1966. P. 204–296.
6. Tatsuo H. Atsumaku-no zatsuon tokusei to koshuha tokusei // Denshi Tembo. 1969. № 3. P. 42–48.
7. Bemben K., Wysocki A. Parametry resztkowe warstwowych oraz ich wplyw na charackteristiki chestot liwosciowe // Zesz. nauk. WSI w Zieloney Gorze. 1974 (1975). № 19. S. 55–63.
8. Дьячков И. И., Кобцева Ю. Н., Коробейников П. В. Исследование параметров пленочных нихромовых резисторов на высоких частотах // Известия вузов. Cep. Радиоэлектроника. 1971. № 4. С. 110–114.
9. Цеханавичус Г.-В., Петраускас Г. В., Вейдайте А.-В. П. Частотные характеристики толстопленочных резисторов // Вопросы радиоэлектроники. 1972. Bып. 4. С. 110–114.
10. Колесов Л. Н. Введение в инженерную микроэлектронику. М.: Советское радио, 1974. 280 с.
11. Сочнев А. Я. Теоретическое определение емкости пленочных резисторов // Известия вузов. Cep. Приборостроение. 1970. № 10. С. 16–20.
12. Gray V. Film-resistor specs: all you wanted to know but were reluctant to ask // EDN EEE. 1972. № 23. P. 38–41.
13. Конников И. А. Формирование амплитудно-частотных характеристик транзисторных усилителей // Электросвязь. 1979. № 4. С. 56–59.
14. Зернов Н. В., Карпов В. Г. Теория pадиотехнических цепей. Л.: Энергия, 1972. 816 с.
15. Конников И. А. Метод вычисления функции Грина для уравнения Лапласа // Прикладная физика и математика. 2013. № 6. С. 75–83.
16. Конников И. А. Использование разностной математической модели для расчета поля в слоистых средах // Прикладная физика и математика. 2014. № 3. С. 39–50.
17. Говорков В. А. Электрические и магнитные поля. М., Л.: Госэнергоиздат, 1960. 463 с.
18. Конников И. А. Емкость тонкого проводника прямоугольного сечения // Авиакосмическое приборостроение. 2006. № 11. С. 19–25.
19. Пановский В. М., Филипс М. Классическая электродинамика. М.: Физматгиз, 1963. 432 с.
Issues of radio electronics. 2019; : 21-27
Electrical capacitance of resistive film in plane-layered medium
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-10-21-27Abstract
The parasitic capaciences of film resistors can dramatically affect the output parameters of a microelectronic unit. A technique for computation of these capacitances is necessary for construction of mathematical models for CAD which are to be employed at the stage of circuit simulation, this stipulating the actuality of developing the technique for computations of the capacitances. The article presents analytic expressions for the capacitance of a current-carrying rectangular high-resistance film conductor (resistor), i. e., resistor stripe. The expressions describe the dependence of the capacitance on a non-uniformity of the charge distribution along the vector of the current density. The bounds within which the resistor’s capacitance changes with the ultimate change of the load resistance from 0 to ¥ are found. The estimation of the error caused by a computation of a resistor’s capacitance using formulae intended for a computation of a conductor capacitance is presented. A substantial nonlinearity of the input impedance of the film resistor is revealed. The nonlinearity is caused by a charge redistribution which takes place if the film resistor’s load resistance changes during the functioning of the integrated circuit.
References
1. Mishin Yu. S. Razrabotka i issledovanie algoritmov mashinnogo proektirovaniya topologii vysokochastotnykh mikrouzlov: avtoreferat dis. kand. tekhn. nauk. M.: MAI, 1982. 12 s.
2. Golovchenko V. B. Proektirovanie rezistorov vysokochastotnykh plenochnykh mikroskhem // Radiotekhnika. 1968. № 3. S. 80–86.
3. Sementsov V. I., Prozorovskii V. E. Raschet parazitnykh parametrov plenochnykh rezistorov mnogosloinykh integral'nykh struktur // Radiotekhnika. 1975. T. 30. № 8. S. 71–76.
4. Mishin Yu. S. Ob algoritme vychisleniya emkostei elementov topologicheskoi struktury plenochnykh mikroskhem // Izvestiya vuzov. Cep. Priborostroenie. 1976. № 11. S. 90–92.
5. Brady L. J. The high-frequency performance of resistors // Proceedings of the Electronic Component Conference. Washington, 1966. P. 204–296.
6. Tatsuo H. Atsumaku-no zatsuon tokusei to koshuha tokusei // Denshi Tembo. 1969. № 3. P. 42–48.
7. Bemben K., Wysocki A. Parametry resztkowe warstwowych oraz ich wplyw na charackteristiki chestot liwosciowe // Zesz. nauk. WSI w Zieloney Gorze. 1974 (1975). № 19. S. 55–63.
8. D'yachkov I. I., Kobtseva Yu. N., Korobeinikov P. V. Issledovanie parametrov plenochnykh nikhromovykh rezistorov na vysokikh chastotakh // Izvestiya vuzov. Cep. Radioelektronika. 1971. № 4. S. 110–114.
9. Tsekhanavichus G.-V., Petrauskas G. V., Veidaite A.-V. P. Chastotnye kharakteristiki tolstoplenochnykh rezistorov // Voprosy radioelektroniki. 1972. Byp. 4. S. 110–114.
10. Kolesov L. N. Vvedenie v inzhenernuyu mikroelektroniku. M.: Sovetskoe radio, 1974. 280 s.
11. Sochnev A. Ya. Teoreticheskoe opredelenie emkosti plenochnykh rezistorov // Izvestiya vuzov. Cep. Priborostroenie. 1970. № 10. S. 16–20.
12. Gray V. Film-resistor specs: all you wanted to know but were reluctant to ask // EDN EEE. 1972. № 23. P. 38–41.
13. Konnikov I. A. Formirovanie amplitudno-chastotnykh kharakteristik tranzistornykh usilitelei // Elektrosvyaz'. 1979. № 4. S. 56–59.
14. Zernov N. V., Karpov V. G. Teoriya padiotekhnicheskikh tsepei. L.: Energiya, 1972. 816 s.
15. Konnikov I. A. Metod vychisleniya funktsii Grina dlya uravneniya Laplasa // Prikladnaya fizika i matematika. 2013. № 6. S. 75–83.
16. Konnikov I. A. Ispol'zovanie raznostnoi matematicheskoi modeli dlya rascheta polya v sloistykh sredakh // Prikladnaya fizika i matematika. 2014. № 3. S. 39–50.
17. Govorkov V. A. Elektricheskie i magnitnye polya. M., L.: Gosenergoizdat, 1960. 463 s.
18. Konnikov I. A. Emkost' tonkogo provodnika pryamougol'nogo secheniya // Aviakosmicheskoe priborostroenie. 2006. № 11. S. 19–25.
19. Panovskii V. M., Filips M. Klassicheskaya elektrodinamika. M.: Fizmatgiz, 1963. 432 s.
