隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,由導(dǎo)線引起的寄生效應(yīng)產(chǎn)生的影響越來(lái)越大。三個(gè)寄生參數(shù)(電容、電阻和電感)對(duì)電路都有影響:
1.增加傳播延時(shí),使性能下降。
2.影響能耗和功率的分布。
3.引入噪聲,帶來(lái)可靠性問(wèn)題。
互聯(lián)參數(shù)——電容、電阻和電感
電容 :一個(gè)長(zhǎng)方形的導(dǎo)線放在襯底上,寬度W明顯大于絕緣材料的厚度,那么該導(dǎo)線的總電容約為:
![圖片](https://file.elecfans.com/web2/M00/90/CC/pYYBAGPpoh6AY6H4AAAFYakhDCA698.jpg)
這是一個(gè)直接計(jì)算的公式,就是大學(xué)物理中,電容=介電常數(shù)*面積/距離的計(jì)算方法,所以電容值取決于接觸面積與間距。
當(dāng)W逐漸減小,導(dǎo)線側(cè)面與襯底之間的電容(邊緣電容)不能忽略,計(jì)算模型變得很復(fù)雜。
,
電阻: 一條導(dǎo)線的電阻正比于它的長(zhǎng)度,反比于它的截面積,電阻與它的電阻率是直接相關(guān)的:
![圖片](https://file.elecfans.com/web2/M00/90/CC/pYYBAGPpoh6ALAk_AAAFtSe7dnE772.jpg)
在布線層之間的轉(zhuǎn)接將給導(dǎo)線帶來(lái)額外的電阻,稱為接觸電阻。所以布線時(shí),盡可能使信號(hào)線保持在同一層上并避免過(guò)多的接觸過(guò)通孔,以降低接觸電阻。
一種特殊的情況,電阻在高頻下會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)線電阻與頻率有關(guān),高頻電流傾向于在導(dǎo)體表面流動(dòng),電流密度隨進(jìn)入導(dǎo)體的深度呈指數(shù)下降,稱為趨膚效應(yīng),一般在寬導(dǎo)線中才會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。
電感: 隨著頻率的提高,片上電感也不容小覷,設(shè)計(jì)專用電路應(yīng)有所考慮。主要帶來(lái)的影響是振蕩、導(dǎo)線間的電感耦合以及壓降引起的開(kāi)關(guān)噪聲等。
導(dǎo)線模型
1.集總模型
導(dǎo)線的寄生參數(shù)是沿它的長(zhǎng)度分布的,當(dāng)導(dǎo)線較短且導(dǎo)線部分電阻很小,開(kāi)關(guān)頻率也很低時(shí),可以將分布電容集總為單個(gè)電容。
2.集總RC模型
當(dāng)電阻長(zhǎng)度超過(guò)幾毫米就會(huì)出現(xiàn)明顯的電阻,就要分段計(jì)算:把每段導(dǎo)線的總導(dǎo)線電阻集總成一個(gè)電阻R,把總電容合成一個(gè)電容C,樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的RC網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。
由于不存在電阻回路,稱為樹(shù)結(jié)構(gòu)。各個(gè)電容都在節(jié)點(diǎn)和地之間,那么從輸入到輸入的延時(shí)為:
![圖片](https://file.elecfans.com/web2/M00/90/CC/pYYBAGPpoh6ACSUZAAAOQu2dSSE850.jpg)
歸納為:
![圖片](https://file.elecfans.com/web2/M00/90/CC/pYYBAGPpoh6ALXDPAAAG0TD0X9o146.jpg)
對(duì)于沒(méi)有分支的RC鏈,可以看作為一條分布電阻和電容的導(dǎo)線的近似模型。
由此推導(dǎo)等效時(shí)間常數(shù)為:
![圖片](https://file.elecfans.com/web2/M00/90/48/poYBAGPpoh6AQXgxAAAMDdvSp5A546.jpg)
如果將這條總長(zhǎng)為L(zhǎng)的電阻線分割完全相同的N段,每段電阻和電容分別為 rL /N和 cL / N ,進(jìn)一步計(jì)算時(shí)間常數(shù):
![圖片](https://file.elecfans.com/web2/M00/90/48/poYBAGPpoh6AbvasAAAZRf0Wrig343.jpg)
當(dāng)N很大時(shí):
![圖片](https://file.elecfans.com/web2/M00/90/48/poYBAGPpoh6AFbXDAAAGprY5lvo131.jpg)
可以看出導(dǎo)線的延時(shí)是它長(zhǎng)度的二次函數(shù),意味著長(zhǎng)度的增加會(huì)使延時(shí)指數(shù)變大。
3.其他模型
分布rc線和傳輸線是另外兩個(gè)模型,都是在不同情況下對(duì)導(dǎo)線的精確近似,大多數(shù)情況考慮集總電容模型就足夠了。 當(dāng)然,隨著工藝的發(fā)展,會(huì)出現(xiàn)更多的精確模型。
-
電路
+關(guān)注
關(guān)注
173文章
5973瀏覽量
173010 -
半導(dǎo)體
+關(guān)注
關(guān)注
334文章
27754瀏覽量
222885 -
電容
+關(guān)注
關(guān)注
100文章
6096瀏覽量
151045 -
導(dǎo)線
+關(guān)注
關(guān)注
5文章
412瀏覽量
24872 -
寄生參數(shù)
+關(guān)注
關(guān)注
0文章
15瀏覽量
2109
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
相關(guān)推薦
MOSFET寄生電容參數(shù)如何影響開(kāi)關(guān)速度
![MOSFET<b class='flag-5'>寄生</b>電容<b class='flag-5'>參數(shù)</b>如何影響開(kāi)關(guān)速度](https://file.elecfans.com/web1/M00/D9/41/o4YBAF_396uAXBaaAADeqcd7YEI712.png)
三個(gè)經(jīng)典的運(yùn)放電路
請(qǐng)問(wèn)Altium里面右面這三個(gè)參數(shù)怎么設(shè)置
請(qǐng)問(wèn)LWIP中第三個(gè)參數(shù)是什么意思?
關(guān)于三段式充電器的三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)
晶振選型時(shí)必須考慮的三個(gè)重要參數(shù)
![晶振選型時(shí)必須考慮的<b class='flag-5'>三個(gè)</b>重要<b class='flag-5'>參數(shù)</b>](https://file.elecfans.com//web2/M00/4D/70/poYBAGK5AYaAAG0qAABkFJhEP5g374.png)
評(píng)論