Последовательность расчета МДП-конденсатора

МДП-конденсаторы (металл-диэлектрик-полупроводник) используют в качестве диэлектрика тонкий слой (0,05…0,12 мкм) SiO₂ или Si₃N₄.

Нижней обкладкой служит высоколегированный эмиттерный слой, верхней — пленка алюминия толщиной от 5000  до 1 мкм.

Типичный МДП-конденсатор представляет собой обыкновенный плоский конденсатор, и его емкость определяется по формуле, пФ:

,

где e_д/э — диэлектрическая постоянная диэлектрика;

e₀  диэлектрическая постоянная вакуума, e₀ = 8,85 · 10^-6 пФ/мкм;

S — площадь верхней обкладки, мкм²;

d — толщина диэлектрика, мкм.

В противоположность диффузионным конденсаторам МДП-конденсаторы могут работать при любой полярности приложенного напряжения. Кроме того, их емкость не зависит от приложенного напряжения и частоты переменного тока.

Исходные данные для расчета:

• необходимое значение емкости: С = 20 пФ;
• допуск на емкость: DС = 20 %;
• рабочее напряжение: U = 4 В;
• интервал рабочих температур (УХЛ 3.0): Т_min = -60 °C, Т_max = +40 °С;
• рабочая частота: 500 МГц.

1.Задаемся напряжением пробоя конденсатора, исходя из заданного рабочего напряжения:

U_пр = (2…3)U.

В нашем случае U_пр = 12 В.

1.                Определяем толщину диэлектрика, мкм:

d = U_пр / Е_пр,

где Е_пр — электрическая прочность диєлектрика, для SiO₂ Е_пр = 10³ В/мкм.

В нашем случае d = 0,012 мкм.

2.Емкость МДП-конденсатора определяется по формуле пФ, исходя из которой площадь верхней обкладки, мкм²: