Тънкослойни резистивни материали
Резисторите изпълняват функции на регулиране и разпределение на електрическата енергия. Освен това зависимостта на специфичното съпротивление от външни въздействия се използва за преобразуване на неелектрически величини в електрически (терморезистори, тензорезистори, фоторезистори и др.). Дискретните резистори на база тънки слоеве в сравнение с обемните такива имат по-добри параметри и повишена надеждност, а при съпоставяне с прецизните жични резистори при сравними стойности на параметрите са по-евтини. При резистори с размери по-малки от 130?m използването на тънкослойни резистори е задължително.
Изисквания към тънкослойните резистори:
- Повърхностно съпротивление в границите 10-1000?;
- Нисък температурен коефициент на съпротивлението (обикновено по-малък от 1.10-4 1/°С);
- Трябва да бъдат достатъчно стабилни. Всяко очаквано изменение на съпротивлението не трябва да превишава допустимата стойност;
- Изготвянето трябва да бъде технологично;
- Да се използва технология, чиято цена да бъде приемлива.
Използваните материали трябва да имат специфично съпротивление в диапазона 100-2000 микро ома на сантиметър. Специфичното съпротивление на масивен метален образец не може да превиши тази долна граница. Полупроводниковите масивни материали обаче имат голям отрицателен температурен коефициент на съпротивление. При отлагане на много материали във вид на тънък слой специфичното им съпротивление се увеличава, но липсва рязко увеличаване на температурния коефициент на съпротивление.
Увеличаването на специфичното съпротивление може да бъде резултат от следните явления:
1. Голямо разсейване на електроните на повърхността на слоя. Обуславя се едновременно високо специфично съпротивление и нисък ТКР. За да се прояви този ефект, слоят трябва да бъде много тънък (p= R(d))(p-специфично съпротивление). Практически за изготвяне на тънкослойни резистори рядко се използва само този ефект.
2. Материалът може да съдържа примеси и дефекти в по-голямо количество от това, необходимо за термодинамичното равновесие. Това, съгласно правилото на Матисен, също води до по-нисък ТКР. Правило на Матисен – спрецифичното съпротивление представлява аритметична сума от всички фактори, които са източници на съпротивление.
3. Двуфазни системи – слоеве тип метал-диелектрик. Проводящият слой от метала е „разтворен” в диелектрика. Дебелината е много по-голяма от тази на проводящия слой. Трудности произтичат от контрола на състава и лошата стабилност на слоевете.
4. Порести слоеве. Отрицателно свойство е бързата окисляемост поради голямата повърхност. Необходима е надеждна защита.
5. Полунепрекъснати слоеве. Пространството м/у островчетата осигурява неутрализиране на положителния ТКР и металния остров с отрицателен ТКР, свързан с прехода на електроните между островчетата. Те се окисляват лесно. По време на отлагането им е нужен контрол.
6. Слойни системи. Тънък слой с положителен ТКР и ниско р (специфично съпротивление) се покрива с по-дебел слой с отрицателен ТКР и високо р. В резултат на това съчетание се получава слой свисоко р и нисък ТКР. Към този тип принадлежат слоеве на база на Cr и NiCr. Необходим е контрол на примесите в слоя.
7. Нови кристални структури. Високо специфично съпротивление и нисък ТКР в резултат на ниска концентрация на проводящи електрони.
Една от най-добрите сплави за изготвяне на тънкослойни резистори е нихромът, съдържащ 80% Ni и 20% Cr или с незначителни добавки. Най-използваният метод за получаването му е отлагането във вакуум. Проблемите за контрол на състава на слоевете от нихром могат да се разрешат чрез използване на метода взривно изпарение.
Колеги, ако случайно виждате ? на някои места – това е мерната единица за съпротиивление (ом)
Още нещо, което може да Ви е интересно:
Tags: Eлектроника, мме, резистивни материали
Friday, January 21st, 2011 at 3:12 PM • Eлектроника, ММЕ, производство, ТУ София • RSS 2.0 feed • leave a response or trackback