Документ (16). Выполнил студент Стародубцев А. С
 Скачать 289.87 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ <<ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ>> (ФБГОУ ВО <<ВГТУ>>) Факультет радиотехники и электроники Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры Отчёт по ознакомительной практике Выполнил студент: Стародубцев А.С. Группа: бПС-211 Проверил: Свиридова И.В. Воронеж 2022 Содержание Конденсаторы постоянной ёмкости 4 Список литературы 13 Замечание руководителя Конденсаторы постоянной ёмкости Такое устройство способствует простоте конструкции и уменьшению размеров конденсатора. При использовании гладких или травленых анодов из проволоки или ленты возможно получение конденсаторов относительно небольшой емкости (десятки тысяч пикофарад) при очень небольших размерах. Достоинством оксидно-полупроводниковых конденсаторов является постоянство их параметров (емкости и потерь) при пониженных температурах, постоянство ТКЕ в диапазоне рабочих температур и возможность их использования при частотах в сотни килогерц.   Рисунок 1 - Танталовые электролитические конденсаторы типа ЭТО А - устройство, б - внешний вид 1- объёмно-пористый анод, 2-корпус, 3- отрицательный вывод, 4 - положительный вывод, 5 - уплотняющие прокладки Промышленность выпускает ряд типов танталовых электролитических конденсаторов, например: ЭТ, ЭТН, ЭТО с объемно-пористым анодом; К-53-1 — оксидно-полупроводниковый и др. Внешний вид и устройство этих конденсаторов представлены на рис. 3-17. При использовании танталовых конденсаторов в цепях с пульсирующим напряжением амплитуда переменной составляющей не должна превышать значений, определяемых следующими условиями. 4 Для конденсаторов типов ЭТ и ЭТН при рабочих напряжениях до 30 В: Частота, Гц . . . . . 50 100 500 1000 2000 5000 10000 (  ) * 100% . . .30(20) 20(12) 10(17) 7 (5) 3 1,2(0,6) 0,6 Значения, указанные в скобках, относятся к конденсаторам типа ЭТО. Для конденсаторов с более высоким рабочим напряжением и большей ёмкостью приведенные отношения следует уменьшить в 2-3 раза. Ток утечки может быть определен по формуле (стр. 143), если принять (для конденсаторов ЭТ и ЭТН) k = 500, а m = 0. Оксидно-полупроводниковые конденсаторы из более дешевого и менее дефицитного ниобия (тип К-53-4) отличаются еще большей удельной емкостью, а следовательно, меньшими размерами, чем танталовые. Конденсатор емкостью 47 мкФ при номинальном напряжении 20 В имеет диаметр 7,2 мм, По остальным показателям они равноценны танталовым. 1.1 Проходные и блокировочные (опорные) конденсаторы.  Рисунок 2 - устройство проходного бумажного конденсатора Токонесущий стержень, 2- металлический корпус Для осуществления развязок в цепях питания, предотвращения проникновения, индустриальных помех, а также для различных блокировок, действие которых должно быть эффективно в весьма широком диапазоне частот, применяют так называемые проходные конденсаторы. Проходные конденсаторы могут быть выполнены как с бумажным (пленочным), так и с керамическим диэлектриком. Устройство бумажного проходного конденсатора показано на рис. 3-18. Внутри конденсаторной секции расположен токонесущий стержень 1, к которому присоединены торцы одной обкладки конденсатора. Торцы второй обкладки присоединены к металлическому корпусу 2. Этот корпус крепится непосредственно к корпусу прибора. Благодаря ничтожной длине соединительных проводников проходные конденсаторы обладают очень малой индуктивностью и, несмотря на большую емкость, достигающую нескольких микрофарад, могут успешно работать на частотах до 100—150 МГц, 5 Промышленность выпускает несколько типов бумажных и пленочных проходных конденсаторов различных емкостей, номинальных напряжений, проходных (через центральный стержень) токов и конструктивного оформления. К ним относятся: КБП - бумажные проходные (ГОСТ6760-62); КБЗ — бумажные защитные; МБП — металлобумажные проходные и др. Емкость этих конденсаторов лежит в пределах от сотых долей микрофарады до нескольких микрофарад, рабочее напряжение от 10—50 до 1,0-1,5 кВ проходной ток - от нескольких десятков до нескольких сотен ампер. Конденсаторы такого типа в основном применяют для защиты от помех, создаваемых электрическими машинами и установками. Для развязок в цепях питания и для всевозможных блокировок в РЭА на частотах свыше 250—300 МГц при-   Рисунок 3 - устройство блокировочных и опорных конденсаторов УКВ А - блок КТБ, б и в - дисковые, г и д - трубчатые, Пайка, 2 - металлизация, 3 - вывод, 4 - керамика, 5 - наружная обкладка, 6 - внутренняя обкладка, 7 - шасси; В - внешний вид опорного конденсатора типа КДО (1)и проходного типа КПД (2) 6 меняют специальные конструкции блокировочных и проходных конденсаторов с чрезвычайно малой величиной собственной индуктивности. На рис. 3-19, а изображена конструкция блока керамических конденсаторов, применяемых для осуществления развязки и блокировки в цепях анода, катода и экранной сетки электронных ламп. Стандартный блок такого типа (КТБ) состоит из трех конденсаторов емкостью 3800,10000 и 100000 пФ. Общей обкладкой является слой металлизации 1, нанесенный на наружную поверхность керамического кольца; другие обкладки 2, соединяемые с электродами лампы, нанесены на внутреннюю поверхность кольца. На рис. 3-19, 6—д изображена конструкция керамических блокировочных конденсаторов, называемых опорными, особенно широко применяемых для различных блокировок на частотах до 1000—1500 МГц. Конденсаторы  Рисунок 4 - Устройство керамических и слюдяных проходных конденсаторов УКВ. А и б - трубчатые; в и г - дисковые; 1 - пайка; 2 - металлизация; 3 - слюда; 4 - шасси. состоят из керамического диска (или трубки) А с нанесенными обкладками, который укреплен на металлической втулке В, снабженной гайкой С. При помощи этой втулки конденсаторы крепят на шасси прибора. Емкость таких конденсаторов составляет 50—100 пФ, а при применении сегнетокерамики — до 15 000 пФ. На рис. 3-19, 0 приведена несколько измененная конструкция, которая крепится к шасси с помощью пайки. На рис. 3-20 изображено устройство проходных конденсаторов, применяемых в качестве вводов питания и предназначенных для фильтрации 7 напряжений на частотах до 1000—1600’ МГц. Токонесущий проводник А конденсатора на рис. 3-20, а расположен внутри керамической трубки B; этот проводник является одной обкладкой конденсатора. Вторая обкладка, соединяемая с шасси, выполнена в виде слоя металлизации С, нанесенного на наружной поверхности трубки. Для укрепления конденсатора на шасси он снабжается металлической втулкой D с гайкой E. Статическая емкость конденсатора равна 50—200 пФ, а при применении сегнетокерамики — 1000—1500 пФ. На рис.30, б, в и г изображены проходные и блокировочные конденсаторы несколько иной конструкции. Наиболее употребительными типами проходных и опорных конденсаторов являются (ГОСТ (11553-71): КТП — конденсатор трубчатый проходной; КО — трубчатый опорный; КДО — дисковый опорный, а также малогабаритные — КТИМ, КОМ и др. Емкость этих конденсаторов лежит в пределах от 3—10 до 10000-15 000 пФ, рабочее напряжение до 400—500 В, проходной ток до 5—10 А. 1.2 Расчёт ёмкости. Приведем формулы для расчета емкости различных конденсаторов. Емкость плоского конденсатора из двух обкладок с однородным диэлектриком без учета краевого эффекта может быть вычислена по формуле  где С — емкость конденсатора, пФ: S — активная площадь обкладки (т.е. площадь взаимного перекрытия при неодинаковых обкладках), см; d — расстояние между ними, см;  диэлектрическая проницаемость. Учет краевого эффекта в первом приближении может быть произведен увеличением линейных размеров обкладок примерно на 0,44 d на сторону.Емкость плоского конденсатора © неоднородным диэлектриком, состоящим из чередующихся слоев с различными дизлектрическими проницаемостями, равна; С=  где d1, d2, — толщины слоев, 1,  — соответственно их диэлектрические проницаемости. Емкость многопластинчатого конденсатора с общим числом обкладок (пластин) n и активной площадью одной пластины S может быть определена по формуле .8 Емкость между двумя коаксиальными цилиндрами определяется следующим образом:  где С — емкость, пФ; D — внутренний диаметр наружного цилиндра, см; d — наружный диаметр внутреннего цилиндра, см; l — активная длина, см. 1.3 Печатные конденсаторы. Печатные конденсаторы применяют в печатных схемах в основном для различных блокировок и фильтрации достаточно высоких частот — свыше 70—100 МГц, так как они имеют относительно небольшую емкость, невысокие точность (  50%) и стабильность, а также повышенные потери. Обкладки печатных конденсаторов могут быть расположены как на обеих сторонах печатной платы, так и на одной стороне. Конденсаторы первого типа имеют большую емкость, величина которой определяется площадью обкладок, толщиной диэлектрика (платы) и его диэлектрической проницаемостью; в обычных условиях она составляет 3—5 пФ/с . Для увеличения емкости иногда применяют основания с повышенной диэлектрической проницаемостью, уменьшают ее толщину в местах расположения обкладок или увеличивают площадь, придавая сечению вид гофра. Очертание обкладок определяется формой площадки, предназначенной для конденсатора. Для уменьшения индуктивности желательно придавать обкладкам прямоугольную форму с отношением сторон 1:2 и вывод делать от широкой стороны. Конденсаторы небольшой емкости (доли и единицы пикофарад) выполняют с обкладками, расположенными на одной стороне печатной платы, причем им придают зигзагообразную или гребенчатую форму (рис. 3-21, а и б). При ширине промежутка между торцевыми поверхностями металлического слоя около 0,2 мм и основании со средней величиной диэлектрической проницаемости (4—5), емкость между торцами будет около 1,5—1,8 пФ/см при электрической прочности не более 50—60 В. Такие конденсаторы используют для связи отдельных цепей и в колебательных контурах. В ряде случаев удобно выполнение группы печатных конденсаторов в виде блока (рис. 3-21, в). 9 1.4 Интегральные конденсаторы Интегральные конденсаторы микросхем можно разделить на пленочные, применяемые в гибридных ИС, полупроводниковые на основе р-й перехода, применяемые в полупроводниковых и совмещенных ИС. Пленочные конденсаторы образуются двумя проводящими пленочными обкладками, между которыми расположен пленочный диэлектрик. Форма обкладок — прямоугольная или какая-либо фигурная — определяется общей топологией микросхемы. Основное применение находят однослойные   Рисунок 5 - Печатные конденсаторы. а и б — одностороннего типа; в — 6) блок печатных конденсаторов. конденсаторы, т. е. состоящие из двух обкладок, разделенных диэлектриком. Многослойные (многопластинчатые) конденсаторы имеют большую емкость, но сложнее в изготовлении и менее надежны, а поэтому применяются реже. Обкладки конденсаторов выполняются напылением из алюминия, тантала, титана, меди и других металлов. Основными требованиями, предъявляемыми к материалу обкладок, являются небольшое поверхностное сопротивление, невысокая температура испарения и удобство напыления проводящих пленок. Считается, что этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют алюминий. В качестве диэлектрика используют пленки из окислов и соединений металлов  , которые формируются непосредственно на обкладках. Реже применяются пленки из полимерных материалов — полистирола, фторопласта-4, стекла, керамики и т. п. Основными требованиями, предъявляемыми к пленкам, являются высокая диэлектрическая проницаемость и ее стабильность, высокая электрическая прочность, малые потери и проводимость утечки и удобство проведения процесса их формирования. 10 Считается, что этим требованиям достаточно’ хорошо отвечают пленки из моноокиси кремния (SiO). Параметры наиболее часто применяемых диэлектрических пленок приведены в табл. 3-6.  Нижняя обкладка конденсатора наносится непосредственно на подложку ИС методом катодного распыления; ее толщина обычно не больше 0,5 мкм. На поверхность этой обкладки наносят (или формируют химическим способом) диэлектрическую пленку, а на нее методом катодного распыления или вакуумного испарения напыляют верхнюю обкладку. Толщину диэлектрической пленки 4 определяют по величине рабочего напряжения конденсатора  и электрической прочности пленки  : Считается, что пленки тоньше 100 мкм не пригодны для использования. Свойства диэлектрической пленки определяют удельную емкость С0, т.е. емкость, приходящуюся на единицу активной площади обкладок. По этому параметру определяют активную площадь обкладок S, при которой получается необходимая емкость:  Удельная емкость выбирается так, чтобы имелась возможность размещения на подложке обкладок с необходимой активной площадью. При проектировании нескольких конденсаторов, расположенных на одной подложке, для изготовления их за один технологический прием, следует исходить 11 из одинакового для всех значения Со. Необходимо учитывать, что фактическая площадь, занимаемая конденсатором на подложке, несколько больше расчетной из-за наличия изоляционных  Рисунок 6 - Интегральные пленочные конденсаторы. а — размещение конденсаторов на подложке; б — схема подгонки емкости (стрелка указывает направление подрезки 2, З и 4-го выводов); 1 — подложка; 2 — верхняя обкладка; 3 — нижняя обкладка (диэлектрические пленки не показаны). промежутков и контактных площадок. Пример расположения нескольких конденсаторов на одной подложке показан на рис. 3-22, а. Наибольшая емкость пленочных конденсаторов обычно составляет 0,025 мкФ; при использовании диэлектрических пленок из пятиокиси тантала (  ) она достигает 0,25 мкФ. Наименьшая емкость — не менее 50 пФ. Получение меньших емкостей связано с технологическими трудностями напыления толстых пленок и устранения краевых эффектов. Основным достоинством пленочных конденсаторов является большая их емкость, а недостатками — большая площадь, занимаемая ими на подложке, и большие пределы допускаемых отклонений (> 20%).Для получения более высокой точности (до 5%) путем подгонки емкости применяются так называемые гребенчатые конденсаторы, состоящие из нескольких параллельно соединенных секций — основной и подстроечных. Подгонка емкости производится удалением перемычек (рис. 3-22, 6). Рекомендуется площади обкладок регулирующих секций выполнять в соответствии с рядом (относительно полной): 0,85 — 0,9; 0,1 — 0,05; 0,03 и 0,02. 12 В полупроводниковых и совмещенных ИС применяют конденсаторы с МДП-структурой (металл диэлектрик— полупроводник) *. Для его получения в эпитаксиальном слое, образованном на подложке методом ло-  Рисунок 7 - Схематическое устройство интегральных конденсаторов. а — конденсатор с МДП-структурой; б — полупроводниковый конденсатор; 1 — подложка; 2 -- эпитаксиальный слой; 3 — нижняя обкладка; 4 — диэлектрическая пленка; 5 — верхняя обкладка; 6 — металлизированные выводы кальной диффузии, через трафарет, формируется нижняя обкладка той же проводимости, но с повышенной концентрацией носителей. При этом на поверхности образуется пленка двуокиси кремния толщиной 50—100 мкм, являющаяся диэлектриком. На эту пленку наносится тонкий, 50—100 мкм, слой алюминия, образующий верхнюю обкладку (рис. 3-23, а. Параметры такого конденсатора определяются свойствами диэлектрической пленки. Удельная емкость составляет 400—640 пФ/мм”, пробивное напряжение  60  80 В; конденсаторы могут работать на частотах до 10 МГц и имеют сравнительно малые потери. Конденсаторы полярны, На верхнюю обкладку должно быть подано положительное напряжение, при этом емкость не будет зависеть от приложенного напряжения.13 Список источников 1. В. А. ВОЛГОВ ДЕТАЛИ И УЗЛЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ 1977г 14 |