МОП-конденсатор с нулевой диэлектрической памятью, 1000 пФ, 80 В, ультра-линейные характеристики CV, параэлектрический однослойный радиочастотный чип SiO2

HACC102S80V500 МОП-конденсатор с нулевой диэлектрической памятью и памятью: 1000 пФ, 80 В, с ультралинейными ВАХ и параэлектрическим SiO₂Диэлектрик

ХАКК102С80В500представляет собой однослойный МОП-конденсатор емкостью 1000 пФ ±10 %, рассчитанный на напряжение 80 В постоянного тока, изготовленный из кремния с плавающей зоной (> 1000 Ом·см) с термически выращенным параэлектрическим SiO 300 нм.₂диэлектрик. Размеры чипа составляют 0,75 мм × 0,75 мм × 0,15 мм с верхней металлизацией TiW-Au (минимально Au 2,5 мкм) и задней стороной TiW-Pt-Au (минимум 1,0 мкм Au, барьер Pt). Это устройство разработано для прецизионных аналоговых и радиочастотных приложений, где эффекты диэлектрической памяти, нелинейность емкости в зависимости от напряжения и долговременный дрейф емкости являются ограничивающими факторами конструкции. Полностью настраиваемый: емкость от 10 пФ до 1000 пФ, номинальное напряжение от 6,3 В до 100 В, нестандартная геометрия чипов и доступны альтернативные варианты металлизации.

1. Нулевая диэлектрическая память — параэлектрическое преимущество термического SiO.₂

Диэлектрическая память является фундаментальным ограничением сегнетоэлектрических керамических диэлектриков, используемых в MLCC класса II (X7R, X5R, Y5V) и многих тонкопленочных конденсаторах. В сегнетоэлектриках, таких как титанат бария (BaTiO₃), спонтанная поляризация кристаллических доменов создает зависящую от напряжения емкость, которая проявляет как гистерезис (память о предыдущем состоянии смещения), так и логарифмическое старение (ослабление поляризации доменов с течением времени). HACC102S80V500 полностью устраняет оба эффекта за счет использования термически выращенного диоксида кремния — чисто параэлектрического диэлектрика без сегнетоэлектрических доменов:

• Нулевая диэлектрическая абсорбция:Когда конденсатор на мгновение замыкается после зарядки, идеальный диэлектрик возвращается к нулевому напряжению. На практике сегнетоэлектрические диэлектрики сохраняют остаточное напряжение (обычно 0,1–5% от исходного заряда), которое медленно затухает в течение секунд или минут — явление, известное как диэлектрическая абсорбция или впитывание. Параэлектрический SiO HACC102S80V500₂демонстрирует диэлектрическое поглощение ниже 0,1% при частоте 1 кГц, что на порядок лучше, чем у керамики класса II (2–5%). В прецизионных схемах выборки и хранения ошибка диэлектрического поглощения в 5 % напрямую приводит к ошибке измерения напряжения в 5 %. Поглощение SiO <0,1%.₂уменьшает эту ошибку до незначительного уровня.
• Нулевая скорость старения:Конденсаторы X7R класса II демонстрируют логарифмическое падение емкости примерно на 3–5% за декаду-час из-за релаксации сегнетоэлектрических доменов. Конденсатор X7R емкостью 1000 пФ, измеренный при t = 0, через 1000 часов снизится примерно до 950 пФ и после этого продолжит логарифмическое снижение. HACC102S80V500 с параэлектрическим SiO.₂диэлектрик, не имеет сегнетоэлектрических доменов и, следовательно, не стареет — емкость, измеренная при t = 0 и t = 10 лет (87 600 часов), будет идентична в пределах погрешности измерения. Для аэрокосмических и промышленных систем со сроком службы несколько десятилетий это устраняет критический механизм долгосрочного дрейфа, который в противном случае потребовал бы периодической повторной калибровки.
• Нет петли гистерезиса:Сегнетоэлектрические диэлектрики имеют характерную петлю гистерезиса зависимости поляризации от напряжения (PV), аналогичную петле BH магнитных материалов. С точки зрения конденсаторов это означает, что емкость, измеренная при увеличении напряжения, отличается от емкости, измеренной при уменьшении напряжения, что создает зависящий от истории диапазон неопределенности в 2–10% в сегнетоэлектрических MLCC. Параэлектрический SiO₂в HACC102S80V500 нет гистерезиса PV; емкость является однозначной функцией мгновенного напряжения и температуры, независимо от предшествующей истории смещения.

2. Ультралинейные характеристики Вольт – емкость не зависит от приложенного напряжения.

Емкость сегнетоэлектрического MLCC значительно уменьшается под действием напряжения смещения постоянного тока - явления, известного как коэффициент смещения постоянного тока или коэффициент емкости по напряжению (VCC). Диэлектрики X7R класса II могут потерять 30–80% своей номинальной емкости при номинальном постоянном напряжении. HACC102S80V500 устраняет это ухудшение благодаря параэлектрической природе SiO.₂:

• Сверхнизкое VCC (<10 ppm/В):В отличие от кристаллической структуры перовскита титаната бария, которая меняет свою диэлектрическую проницаемость в ответ на приложенное электрическое поле (электрострикционный эффект), аморфный SiO₂диэлектрическая проницаемость 3,9 принципиально не зависит от приложенного поля. Измеренное напряжение VCC <10 ppm/В означает, что конденсатор емкостью 1000 пФ при 0 В постоянного тока поддерживает 999 пФ при 80 В постоянного тока — изменение менее 0,1%. Это в 300–800 раз больше, чем у X7R MLCC.
• Предсказуемое поведение схемы:В цепи смещения ВЧ усилителя мощности развязывающий конденсатор, который испытывает падение емкости на 50% при номинальном напряжении смещения, создает резонансный сдвиг в тройнике смещения, который может расстроить согласующую цепь на сотни МГц на микроволновых частотах. Ультралинейная ВАХ характеристика HACC102S80V500 устраняет этот источник неопределенности импеданса, обеспечивая предсказуемое моделирование схем и успех проектирования с первого прохода.
• Нет нелинейности амплитуды переменного тока:Помимо эффектов смещения постоянного тока, сегнетоэлектрические диэлектрики демонстрируют изменение емкости в зависимости от амплитуды сигнала переменного тока - кривая CV нелинейна даже вокруг точки нулевого смещения. Это создает гармонические искажения: синусоидальное напряжение на нелинейном конденсаторе генерирует гармонические токи. Параэлектрический SiO₂в HACC102S80V500 имеет линейный диэлектрический отклик вплоть до поля пробоя диэлектрика (>10 МВ/см), что означает, что емкость не зависит от амплитуды сигнала переменного тока для всех практических уровней радиочастотной мощности, проходящих через устройство.

Ключевые особенности

• Нулевая диэлектрическая память:Параэлектрический SiO₂диэлектрик без сегнетоэлектрических доменов устраняет гистерезис диэлектрического поглощения, логарифмическое старение и фотоэлектрический гистерезис. Диэлектрическая абсорбция <0,1%, скорость старения 0% за декаду-час.
• Ультралинейные характеристики CV:Емкость изменяется менее чем на 0,1% от номинального напряжения постоянного тока от 0 до 80 В (<10 ppm/В VCC). Отсутствие нелинейности амплитуды переменного тока вплоть до пробоя диэлектрика. Улучшение в 300–800 раз по сравнению с X7R MLCC.
• Номинальное высокое напряжение (80 В постоянного тока):300 нм термический SiO₂диэлектрик обеспечивает DWV >200 В (номинальное значение 250 %) с собственной пробойной прочностью > 10 МВ/см. Подходит для высоковольтных цепей смещения в усилителях мощности на основе GaN.
• Высокая плотность емкости (1000 пФ):1000 пФ размером 0,75 × 0,75 мм обеспечивает самую высокую емкость, доступную на однослойной MOS-платформе, что подходит для низкочастотного обхода и связи, где MLCC могут привести к ошибкам диэлектрической памяти.
• Настраиваемая платформа:Емкость от 10 до 1000 пФ при стандартных размерах от 0,50 до 1,00 мм. Доступны пользовательские номинальные напряжения, геометрия чипов и варианты металлизации.

Электрические характеристики (T = 25°C, если не указано иное)

Типичные применения

• Прецизионные схемы выборки и хранения (S/H), в которых диэлектрическая абсорбция напрямую ограничивает точность измерений.
• Входные фильтры АЦП высокого разрешения, в которых диэлектрическая память конденсатора создает ошибки смещения, зависящие от напряжения.
• Высоковольтная развязка усилителя мощности на основе GaN, требующая как номинального напряжения 80 В, так и нулевого падения емкости смещения постоянного тока.
• Прецизионные аналоговые фильтры (Бесселя, Баттерворта, эллиптические), где допуск по емкости и линейность определяют точность полосы пропускания фильтра.
• Зарядочувствительные предусилители для детекторов излучения, где диэлектрическое поглощение создает ошибки восстановления базовой линии.
• Медицинская визуализация и научные приборы, требующие многолетней стабильности калибровки без дрейфа емкости

Краткий справочник по сборке

• Прикрепить штамп:Эвтектический припой AuSn (300–320°C, N₂/ЧАС₂формирующий газ) для наименьшего сопротивления заземления. В качестве альтернативы проводящая эпоксидная смола Ag (Epotek H20E, 120°C/30 мин).
• Соединение проводов:Термозвуковое соединение Au 25 мкм (стадия 120–150 °C, усилие 15–35 гс, усилие на растяжение >6 гс). Посадка клея на расстоянии ≥25 мкм от края электрода.
• Хранилище:Вафельный пакет или гель-пак, запаянный под вакуумом с продувкой азотом. MSL 1 неограниченный срок службы пола. Хранить при температуре 20–25°C, относительной влажности 40–60%.

Заказ и индивидуальная конфигурация

Стандартный продукт поставляется в виде квадратных чипсов размером 0,75 × 0,75 мм в проводящих вафельных упаковках. Доступны индивидуальные конфигурации при минимальном заказе от 10 штук:

• Пользовательская емкость от 10 пФ до 1000 пФ на стандартных размерах (0,50–1,00 мм)
• Номинальное напряжение от 6,3 В до 100 В постоянного тока.
• Прямоугольная геометрия чипов с соотношением сторон до 4:1
• Альтернативная металлизация задней стороны для особых процессов сборки.

Свяжитесь с нами и сообщите ваши целевые спецификации для технико-экономического обоснования и расценок. Стандартные оценочные образцы на 1000 пФ будут доставлены в течение 1–2 недель.