Precíziós vékonyréteg-technológia

Segítséget kíván nyújtani az áramkörtervezők és alkatrészmérnökök számára a vékonyréteg-technológia jobb megértéséhez. Útmutatóként szolgál a vékonyréteg-technológia használatának megértése, valamint a megbízhatóság, a méret és a működés terén nyújtott jelentős előnyök tekintetében.

1. ábra: A Vishay vékonyréteg-technológiáinak összefoglalása. (Kép: Vishay)

Rétegtípusok

A rétegeket általában körülbelül 500 angström vastagságúra készítik. Az ohmos értékek tartományának előállításához különböző vonalszélességet és vonaltávolságot lehetővé tevő maszkokat választanak. A négyzetes ellenállás szintén változhat 50 és 2000 ohm/négyzetfelület között. Minden rétegnek meghatározott rendeltetése van. Általános szabály, hogy minél kisebb a négyzetes ellenállás, annál jobb az általános elektromos teljesítőképesség. Egyedül a Vishay gyártja és szállítja az összes rétegtípust.

Króm-nikkel (NiCr) – A legelterjedtebb rétegtípus, amely a legjobb elektromos specifikációkkal rendelkezik az abszolút TCR tekintetében. A szokásos négyzetesellenállás-értékek 50, 100 és 200 ohm/négyzetfelület.

Tamelox – A Vishay Thin Film szabadalmaztatott ötvözete; egyesíti a króm-nikkel és a tantál-nitrid előnyeit, ami javítja a TCR linearitását.

Tantál-nitrid (TaN2 ) – Megfelelő felhordás és megmunkálás esetén a nedvesség számára áthatolhatatlan ötvözetet eredményez. Elektromos teljesítőképessége elmarad a króm-nikkelétől. Olyan alkalmazásokban használatos, ahol az ellenállások teljesítményterhelése kicsi (< 20%), nincs önmelegedés és magas a relatív páratartalom (80%).

Króm-szilícium (SiCr) – Ennek az anyagnak nagyon magas a négyzetes ellenállása (2000 - 3000) és kis méretű, nagy értékű ellenállások előállítására használják. Elektromos jellemzői, például az abszolút TCR-követés, a hosszú távú stabilitás és a feszültség-együttható, felülmúlják a vastagréteg-technológiát.

Passziválás – Az SPM (speciális passziválási módszerek) mostantól lehetővé teszi a passziválás fokozott ellenőrzését zord körülmények között (lásd a Tech Note SPM című dokumentumot).

Vékonyréteg alapú integrált rendszer

Az integrált áramkör közös hordozólapkán kialakított és összekapcsolt, funkcionális hálózatot alkotó elemek csoportja. Az integrált ellenálláshálózat ehhez hasonlóan egy közös hordozólapkán kialakított és összekapcsolt ellenálláselemek csoportját jelenti. Az elemeket a félvezetőgyártáshoz hasonlóan a hordozólapkára történő lecsapatással vagy a hordozólapkával való reakcióval állítják elő, a mintákat pedig fotolitográfiai leképezéssel, majd a nem kívánt anyagok szelektív eltávolításával hozzák létre. Egy adott hálózatban lévő ellenállások, mivel meglehetősen kicsik és közel vannak egymáshoz, a megmunkálás során közel azonos körülményeknek vannak kitéve. Hasonlóképpen, a félvezetőlapkán vagy a hordozólapkán lévő minden egyes hálózatot szinte ugyanazon hatások érik. Mivel több félvezetőlapkát együtt, egy időben és ugyanazon a berendezésen munkálnak meg, az egész – több száz vagy ezer egyedi egységet tartalmazó tétel – azonos tulajdonságokkal fog rendelkezni. Az integrált felépítés további előnye az összeköttetések integritása, amelyek így eleve megbízhatóbbak, mint a különálló alkatrészek közötti egyedi kapcsolatok.

2. ábra: Vékonyréteg alapú, integrált rendszert megvalósító nagy tisztaságú alumínium-oxid szelet (wafer). (Kép: Vishay)

A vékonyréteg alapú integrált rendszer előnyei

• A hálózat összes elemének rendkívül szoros egyezése, ami biztosítja a szoros azonosságot a hőmérsékleti jellemzők és az élettartam tekintetében
• Nagyon kicsi, nagy sűrűségű, többelemes hálózatok, amelyek révén hely takarítható meg a nyomtatott áramköri lapokon
• Hermetikus felépítés, amely praktikusan alkalmazható a különböző standard újkeletű formátumoknál
• Megismételhető és egyenletes jellemzők, alkatrészről alkatrészre és tételről tételre
• Nagyon alacsony induktivitás
• Kiemelkedő megbízhatóság – kevesebb különálló összeköttetés
• Nincs termoelektromos hatás
• A szerelési költség nem több, mint diszkrét elemek esetén sőt, gyakran kevesebb

Megbízható összeköttetések

A hadsereg és más szervek megbízhatósági tanulmányai kimutatták, hogy – ha egyébként minden más dolog azonos – egy összeszerelt egység megbízhatósága egyenesen arányos az „ember által létrehozott összeköttetések” számával. Ezért megbízhatóbbak az integrált áramkörök a diszkrét tranzisztorokból álló rendszereknél, és ugyanez vonatkozik az integrált ellenálláshálózatokra, illetve a diszkrét ellenállásokból állókra is. Ezt néha „velejáró megbízhatóságnak” nevezik.

Ellenállástartomány

A vékonyréteg-technológia fotolitográfiás precíziós mintázást alkalmaz, hogy a tervező a lehető legkisebb területen tudjon létrehozni minél több különböző ellenállásértéket. Így választhat, hogy minimalizálja az alkatrész méretét, vagy növeli az ellenálláselemek számát ugyanabban a térben. Az adott területen elérhető teljes ellenállást elsősorban a réteganyag négyzetes ellenállása és a mintázás határozza meg. A tényleges elrendezésekben azonban a maximálisan kihasználható terület csökken a csatlakozófelületek, a belső vezetékek, a speciális beállítási jellemzők és a lábkiosztási korlátok miatt.

A vékonyréteg ellenállásanyagok a szokásos négyzetesellenállás-tartományt 50 és 2000 ohm/négyzetfelület között fedik le, ami az egyes ellenállások esetében néhány ohmtól néhány megohmig terjedő ellenállástartományt eredményez. A legnagyobb pontosság általában a 250 ohm és 100 kiloohm közötti tartományba esik.

3. ábra: Az ellenállástartományt elsősorban a minta geometriája határozza meg a félvezető szeleten. (Kép: Vishay)

Nagyon kis ellenállás

Amikor kis ellenállású elemeket építenek be precíziós hálózatokba, figyelembe kell venni a chipen és a tokozásban lévő vezetékek és vezető minták kicsi, de elkerülhetetlen ellenállását. Ezek a vezetőhatások minimalizálhatók, de nem küszöbölhetők ki teljesen megfelelő tervezéssel, megmunkálással, tokozáskiválasztással és összeszereléssel. Különös figyelmet kell azonban fordítani a specifikációk meghatározására, különösen az ellenállás és a tulajdonságbeli hasonlóság reális tűréshatárai, valamint a mérésük módszerei tekintetében.

4. ábra: A belső vezeték ellenállása nagy hatással lehet a teljes ellenállás értékére. (Kép: Vishay)

Ellenállástűrés

A modern lézerrendszerek képesek az ellenállásokat abszolút vagy relatív alapon nagyon szoros tűréshatárok, 0,01%, illetve 0,005% között beállítani. A felelős gyártó ezenkívül valójában „védősávot” alkalmaz a beállításnál, így a belső specifikáció szigorúbb lesz, mint a kibocsátási specifikáció.

Minél szorosabb az előírt tűrés, annál gondosabban kell megtervezni az ellenállást, hogy a tűréshatárokon belül, költséghatékony beállítási sebességgel kis szórás legyen elérhető. Ennek egyik módja speciális beállítási geometriák biztosítása. Ezek a funkciók a lézerrel eltávolított anyagmennyiséggel arányosan csökkentik az ellenállás érzékenységét, így egyre magasabb szintű pontosság érhető el. További területet igényelnek viszont a hordozólapkán, ami miatt néha kompromisszumra van szükség a költségek és a teljesítmény között. A precíziós hálózatokban használt modern vékonyréteg-technológia egyik megkülönböztető jellemzője a rétegek elektromos és mechanikai stabilitása. Ez azért fontos, mert a szorosan beállított ellenállásoknak jelentős drift nélkül kell elviselniük a néha stresszes szerelési körülményeket. Ez ismét kiemeli az integrált konstrukció „velejáró” előnyeit az egyedi diszkrét ellenállásokkal szemben, mivel az esetleges változások a hálózat összes ellenállására vonatkozóan azonosak lesznek, így az arányok pontosan a beállított állapotban maradnak.

5. ábra: A szigorúbb tűréskövetelmények igénye további területfelhasználást eredményezhet. (Kép: Vishay)

Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója (TCR)

Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója az ellenállás változásának mértéke a környezeti hőmérséklet függvényében. A hőmérséklet egységnyi változására vonatkoztatott ellenállásváltozást az ellenállás egységnyi változásaként definiálják és általában ppm/°C-ban fejezik ki. Ezzel a tulajdonsággal jellemzik vagy különböztetik meg leggyakrabban az ellenállásokat. Történetileg, a diszkrét ellenállásokat, beleértve a rétegellenállásokat is a TCR érték alapján osztályozták tételenként. A katódporlasztásos lecsapatás viszonylag új keletű alkalmazása a réteg összetételének szabályozására, valamint a megmunkáláshoz kapcsolódó fejlesztések olyan, úgynevezett „harmadik generációs” vékonyréteg-termékeket eredményeztek, amelyek TCR értéke következetesen 10 ppm/°C alatti abszolút értéket mutat.

6. ábra: Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója (TCR) annak mérőszáma, hogy egy ellenállás értéke hogyan változik a hőmérséklet növekedésével vagy csökkenésével. (Kép: Vishay)

A TCR-t általában kísérleti úton határozzák meg az ellenállás több hőmérsékleten történő mérésével és a megfelelő hőmérsékleti intervallumban (pl. +25°C és +125°C között) bekövetkező változás mértékének kiszámításával. Ha az ellenállás lineárisan változik a hőmérséklettel, akkor a TCR a hőmérsékleti intervallumtól függetlenül állandó. Ha azonban a változás nem lineáris, mint az általánosan használt nikkel/króm ötvözetek esetében is, akkor a TCR-t az ellenállás-hőmérséklet görbe két, pl. +25°C-os és +125°C-os pontját összekötő egyenes meredekségeként fejezik ki. Ez lényegében az intervallumra vonatkozó átlagos TCR. Minél kevésbé lineáris a kapcsolat, annál rosszabb az átlag közelítése.

A TCR meghatározásánál elengedhetetlenül fontos, hogy a hőmérsékleti intervallum meghatározása is egyértelmű legyen.

Az MIL-STD-202 304-es módszerében leírt eljárásra gyakran hivatkoznak a TCR mérésének szabványaként. Ez a módszer a TCR átlagos értékeit a +25°C és -55°C közötti, valamint a +25°C és +125°C közötti intervallumokra számítja ki. A legmagasabb értéket rögzítik TCR-ként. Ez a teljes katonai célú felhasználási tartományt tükrözi, de az ettől eltérő vagy szűkebb működési hőmérsékleti intervallummal rendelkező alkatrészek esetében a specifikáció túlteljesítését eredményezheti.

7. ábra: Példák TCR-ekre különböző eredő meredekségek esetén. (Kép: Vishay)

Az ötvözet-összetétel hatásainak megértésével és a megmunkálás gondos szabályozásának képességével lehetséges az ellenállás-hőmérséklet görbe „testre szabása”, hogy a) a teljes tartományra vonatkozóan negatív TCR értékeket, b) a teljes tartományra vonatkozóan pozitív TCR értékeket, c) a tartomány alacsony végén negatív, a magas végén pozitív TCR értékeket, a tartomány szobahőmérséklet körüli részében pedig viszonylag lapos „nulla TCR” szektorral rendelkező görbét állítsanak elő. Ez a szobahőmérsékleti környezetben működő vagy egyébként hőmérséklet-kompenzációt igénylő berendezések esetében előnyösen használható.

Követés

A legtöbb alkalmazás, amelyben precíziós vékonyréteg hálózatokat alkalmaznak az egymáshoz közeli relatív ellenállásértékek elérésétől és fenntartásától függ. Ezért nagyon fontosak a hálózaton belüli relatív ellenállásváltozások – ez az úgynevezett „követés”. A vékonyréteg hálózatok kiváló követési jellemzőkkel rendelkeznek. A követésnek számos különböző aspektusa van, amelyeket fontos megérteni és megkülönböztetni.

TCR-követés – A TCR-követés egy ellenálláspár TCR értékei közötti különbség egy adott hőmérsékleti intervallumban. A diszkrét ellenállásokban a szoros TCR-követés megvalósítása nehéz, és a nagyon közeli abszolút TCR határérték elérése komoly terheket ró a gyártási folyamatra. Ezzel szemben a vékonyréteg hálózatok integrált felépítése rendkívül szoros TCR-követést biztosít, mivel az ellenállásokat csoportosan, közel azonos gyártási körülmények között állítják elő. Ráadásul az ellenállások kicsik, és közel vannak egymáshoz, egy közös, jó hővezető képességű hordozólapka felületén, amely működés közben azonos vagy közel azonos hőmérséklet biztosít.

Mindazonáltal előfordulhatnak olyan folyamat- és anyagváltozások, amelyek kicsi, de mérhető különbségeket eredményeznek az ugyanazon a lapkán lévő szomszédos ellenállások TCR értékeiben. Az ezt befolyásoló folyamatváltozók közé tartoznak a nem egyenletes réteglecsapatás, a hordozólapka hibái, a temperálás során fellépő hőgradiensek és a nem egyenletes feszültségek. A tervezés is szerepet játszhat. A legmodernebb folyamatszabályozás, mérőberendezések és technikák alkalmazásával azonban a TCR-követés megfelelő áramköri és chip konfiguráció, illetve tokozás mellett néhány tíz milliomodrésznyi pontossággal fokonként szabályozható.

A mérhető ellenállással (r) rendelkező közös kivezetés jelenléte az egyik olyan tényező, amely azt eredményezi, hogy a látszólagos TCR-követés nagyobb, mint a „valódi” követés.

ahol TCR(r) a közös, jellemzően fém kivezetés anyagának TCR-je. Például: egy 1 kiloohmos ellenállás, amelynek TCR értéke 8,9 ppm/°C, egy 2 kiloohmos ellenálláshoz csatlakoztatva, amelynek TCR értéke 8,5 ppm/°C, illetve egy 0,1 ohm ellenállású közös kimeneti vezetékhez csatlakoztatva, amelynek TCR(r) értéke 4000 ppm/°C, TCR-követést mutat.

A közös vezeték külső hozzájárulása (a fenti esetben 0,2) eltűnik abban az esetben, ha a kritikus arányok meghatározása és mérése nem az ellenállások aránya, hanem a feszültségosztás alapján történik.

8. ábra: Egymáshoz képest távol és közel elhelyezett ellenállások követési eloszlásainak példái. (Kép: Vishay)

9. ábra: A követésre vonatkozó „ökölszabály” integrált hálózatok és diszkrét ellenállások esetében. (Kép: Vishay)

Ellenálláskövetés áramvezetés ki-be kapcsolásakor

Egyes áramkörök kialakítása olyan, hogy az áram ki- és bekapcsolása egy olyan ellenálláson keresztül történik, amely egy állandó áramot vezető referenciaellenálláshoz van illesztve. Ebben az esetben, bár az ellenállások TCR értékei azonosak lehetnek és a hordozólapka azonos környezeti hőmérsékleten van, az ellenállások értéke az önmelegedés következtében eltérő lesz. (Szigorúan véve ez nem igazi „követési” követelmény, mivel a kérdéses ellenállások különböző igénybevételnek vannak kitéve.) A különbséget a két ellenállás abszolút TCR értékei határozzák meg. Ezekben az alkalmazásokban, amelyek nem ritkák, az ellenállásoknak a lehető legalacsonyabb abszolút TCR értékkel kell rendelkezniük az üzemi hőmérsékleti tartományban, illetve a közöttük lévő hőmérsékletkülönbségek minimalizálása érdekében a lehető legközelebb kell elhelyezni őket egymáshoz.

10. ábra: Példa egyenlőtlen energiatermelődésre egymáshoz illesztett ellenállásoknál. (Kép: Vishay)

Feszültségarányok

Az ellenállásokat gyakran alkalmazzák feszültségosztóként. Ebben az esetben, és ahol pontos tűrésekről van szó, célszerűbb feszültségarányokkal, mint ellenállásarányokkal foglalkozni. A feszültségarányok esetében három fontos szempontot kell megérteni az ellenállásarányokkal összehasonlítva. Ezek maga a feszültségarány, a feszültségarány tűrése és a feszültségarány követése.

11. ábra: A feszültségarányok függetlenek a közös vezeték ellenállásától. (Kép: Vishay)

Ideális esetben az ellenálláspáron létrejövő feszültségesést az ellenállásértékek aránya határozza meg: R1/(R1 + R2). Ha az ellenállásértékek nem egyenlőek, a feszültségarány a látszólagos (mért) ellenállásértékekből számított értéktől a közös vezeték ellenállása által meghatározott mértékben fog eltérni. Ez az eltérés igen jelentős lehet, különösen kis értékű ellenállások esetén.

Egy 10 kiloohmos ellenállás és egy 1 kiloohmos ellenállás 100 milliohm ellenállású közös „megcsapoló” vezetékkel ellátott soros kapcsolatában lévő 10 kiloohmos ellenállás esetében a két arány különbsége 75 ppm lesz:

Egy 100 ohmos ellenállással sorba kapcsolt 1 kiloohmos ellenállás esetében egy 100 milliohmos leágazási ellenállás több mint 800 ppm különbséget eredményez a megfelelő arányokban.

Mindez jól szemlélteti a megfelelő működési paraméterek megadásának fontosságát.

12. ábra: A feszültségarány-tűrés és a feszültségarány-követés egyenletei. (Kép: Vishay)

Ha azonban a közös vezeték ellenállása (r) mérhető, a látszólagos TCR-követés magasabb, mint a „valódi” követés, ahogyan azt korábban bemutattuk, a feszültségarány-követés viszont kisebb. A feszültségarány-követés mindig kisebb (jobb), mint a TCR-követés.

Stabilitás

Az előző szakaszokban leírt hatások visszafordíthatók: a változások nem véglegesek és eltűnnek, amikor a hőmérséklet visszaáll a kiindulási pontra. Vannak azonban visszafordíthatatlan hatások is. Amint azt korábban már említettük, a legtöbb precíziós ellenálláshálózatot arányos üzemmódban használják. Szűk tűréshatárokra állították be és gondosan úgy tervezték meg őket, hogy ezeken a szűk kezdeti tűréshatárokon belül maradjanak az ellenállás vagy a feszültségarányok tekintetében. Ez azonban értelmetlen, kivéve, ha ezek a tűrések a hálózat teljes élettartama alatt megmaradnak. Ehhez maximális rétegstabilitásra van szükség. Az anyagok és eljárások terén a közelmúltban elért eredményeknek köszönhetően a vékonyrétegek stabilitása soha nem látott, a korábban csak fóliákkal elérhető szintet megközelítő szintre javult.

A nikkel/króm ötvözetek hosszú távú stabilitási vizsgálatai egyértelműen kimutatták, hogy az ellenállás időbeli változásának mértéke csupán a hordozólapka hőmérsékletétől függ. Ez annak az egyik matematikai megfogalmazása, hogy a hőmérséklet az egyetlen változó – akár azt a teljesítménybeli terhelés, akár azt egyszerűen a környezet váltja ki. Kísérletileg megállapították továbbá, hogy a magasabb hőmérsékleten mért stabilitás a klasszikus kinetikai egyenletek alapján megbízhatóan extrapolálható alacsonyabb hőmérsékletre és hosszabb időtartamra.

Egy illesztett ellenálláspár állandó változásaira célszerű úgy gondolni, mint „stabilitáskövetésre”. A TCR-követéssel ellentétben, ahol a szoros követés független az abszolút TCR-től, a stabilitáskövetés némileg függ az abszolút stabilitástól. Minél stabilabb egy ellenálláspár, annál kevésbé változik az abszolút és az egymáshoz viszonyított értékük. Itt is nyilvánvalóak az integrált felépítés előnyei: a hálózatban lévő összes ellenállás általában hasonlóan változik az élettartam során, ugyanakkor az ellenállások arányai sokkal kevésbé változnak, mint az abszolút értékek.

13. ábra: Az alkatrészek életkora befolyásolja a stabilitást. (Kép: Vishay)

Névleges teljesítmény

Mivel a precíziós vékonyréteg hálózatokat általában nem nagy teljesítményű alkalmazásokban használják, a maximális névleges teljesítmény megállapításának módszerei nem olyan kritikusak, mint az általános célú hálózatok esetében. Határértékeket azonban meg kell határozni, ez pedig a legjobban felső hőmérsékleti határértékek megállapításával érhető el.

A nulla teljesítményhez tartozó hőmérséklet (néha maximális üzemi hőmérsékletnek is nevezik) az a maximális hőmérséklet, amelyen az alkatrész egy meghatározott ideig (általában 1000 óra) túl nagy, (és általában a kezdeti tűréshatárhoz viszonyítva meghatározott) és százalékban kifejezett változás nélkül üzemeltethető. Egy vékonyréteg hálózat esetében, amelynek 0,1%-os tűréshatárt kell fenntartania, ez a nulla teljesítményhez tartozó hőmérséklet +150°C lenne. Ezen a hőmérsékleten egy ellenállás nagyságrendben 500 ppm abszolút vagy 100 ppm relatív változást is mutathat a hálózatban lévő többi ellenálláshoz képest. Ha a maximálisan előírt kezdeti tűrés 0,01% lenne, akkor a megfelelőbb nulla teljesítményhez tartozó hőmérséklet +125°C lenne. Ezek a szintek hermetikusan tokozott alkatrészekre vonatkoznak. Ha a tokozás nem hermetikus, akkor az alkatrészek alacsonyabb hőmérsékleti besorolást kapnak.

14. ábra: Tipikus teljesítménycsökkenési görbe. (Kép: Vishay)

Teljes névleges teljesítmény – A névleges teljesítményt általában úgy fogadják el, mint azt a teljesítményt, amely ahhoz szükséges, hogy egy alkatrész felületi hőmérséklete bizonyos környezeti hőmérsékleten, általában +70°C-on felül a nulla teljesítményhez tartozó hőmérsékletre emelkedjen. Ezt teljes wattos teljesítményként adják meg. A teljesítménycsökkenési görbe a határértékek közbenső hőmérsékleteken történő meghatározására használatos.

Különös figyelmet kell fordítani a hálózaton belüli egyes ellenállások névleges teljesítményére, mivel ezek végső felületi hőmérséklete nagyban eltér attól függően, hogy a hálózatban lévő más ellenállások feszültség alatt vannak-e. Bár nehéz általánosítani, a megfelelő hálózattervezés egységes teljesítménysűrűséget biztosító elrendezésekkel figyelembe veszi ezeket a lehetséges eltéréseket.

Mint fentebb jeleztük, annak ellenére, hogy a szorosabb tűrésű precíziós hálózatokban a teljesítményszintek általában alacsonyabbak, a chipek kis mérete miatt a teljesítménysűrűség nagy lehet. Nagyon precíz hálózatok esetében a tipikus tervezési szint 25 W/in², de a vékonyrétegek képesek rendkívül magas – akár 200 W/in² – teljesítménysűrűséget is elviselni anélkül, hogy veszélyeztetve lennének. Utolsó szempontként figyelembe kell venni azt a tényt is, hogy a tokozások hőellenállása nagymértékben eltér egymástól.

Az ellenállás- és az áramzaj feszültség-együtthatója

Ez a két jellemző, amely a kompozit anyagokból, például cermetből vagy polimerekből készült ellenállásoknál elég komoly hátrányt jelenthet, a precíziós vékonyréteg hálózatoknál általában figyelmen kívül hagyható, mivel értékeik annyira kicsik. Ez a monolit vékonyréteg anyagok egyik legnagyobb előnye.

Az ellenállás feszültség-együtthatója az ellenállás egységnyi változása egységnyi feszültségváltozásra vetítve, ppm/V-ban kifejezve. Ez a nem-ohmos viselkedés mérőszáma, és vékonyrétegekben észrevehető szintet csak a megohmos tartományban ér el, ahol körülbelül 0,1 ppm/V értéket mértek.

Az áramzajt a Quantek cég által kifejlesztett standard műszerrel jellemzik és mérik. Vékonyrétegek esetében a tipikus érték kevesebb, mint -35 dB.

Termoelektromos hatások

Termoelektromos feszültségek keletkezhetnek, ha az ellenállások végpontjai különböző hőmérsékleten vannak. Ez jelentős problémát jelenthet a diszkrét ellenállások esetében, ahol a viszonylag nagy méretek miatt hőgradiensek is előfordulhatnak. A vékonyréteg hálózatokban a kis méretük és a hővezető hordozólapka hőterjesztő hatása miatt az összes ellenállás hőmérséklete azonos vagy közel azonos. A vékonyrétegekben fellépő termoelektromos hatás jellemzően < 0,1 µV/°C.

Az ellenállások frekvencia-jelleggörbéje

100 MHz-nél nagyobb frekvenciák esetén a legtöbb ellenállás helyettesítő képe egy parazita induktivitásból és kapacitásból álló egyenértékű áramkörként fogható fel, lásd a 15. ábrát. Egy tipikus impedancia-jelleggörbe a 16. ábrán látható. Az impedancia-jelleggörbe az ellenállás méretétől, a beállítás módszerétől, az alkatrész értékétől és a csatlakozás fajtájától függ.

15. ábra: 100 MHz-nél nagyobb frekvenciák esetén a legtöbb ellenállás helyettesítő képe egy parazita induktivitásból és kapacitásból álló egyenértékű áramkörként fogható fel. (Kép: Vishay)

16. ábra: 0402 méretű, különleges „edge sense trim” technológiával beállított flip chip ellenállás tipikus belső impedancia-jelleggörbéje. (Kép: Vishay)

A méret figyelembe vétele nagy jelentőségű a parazita impedancia csökkentése szempontjából. Minél kisebb a méret, annál jobban közelíti az alkatrész az ideális ellenállást. A beállítási módok szintén fontosak.

A vékonyréteg-ellenállások különböző geometriai kialakítások révén állíthatók be, lásd a 17. ábrát. A négyszögletes formát megtartva, a csatlakozófelületek között központos (kiegyensúlyozott) elrendezéssel más módokhoz, például a szerpentines vagy az L-kialakításhoz képest javítható az eszköz teljesítménye.

17. ábra: A vékonyréteg-ellenállások különböző geometriai elrendezésekkel állíthatók be. (Kép: Vishay)

A Vishay vékonyréteg-ellenállásokra vonatkozóan lásd az alábbi linkeket

Kivezetéses hálózat

• MP sorozat
• MPM sorozat
• OSOP sorozat
• VSSR sorozat
• ORN sorozat
• NOMC sorozat
• VSOR sorozat
• CSO sorozat

Felületszerelt chipek

• M55342 sorozat
• PTN sorozat
• FC sorozat
• M sorozat

Furatszerelt

• TSP sorozat
• VTF sorozat
• HD sorozat