Электронный каталог НБ БНТУ

Статья

Poklonski, N.A.
High-Frequency Capacitor with Working Substance "Insulator–Undoped Silicon–Insulator" = Высокочастотный конденсатор с рабочим веществом «изолятор нелегированный кремний изолятор» / N. A. Poklonski, I. I. Anikeev, S. A. Vyrko. – DOI 10.21122/2220-9506-2022-13-4-247-255 // Приборы и методы измерений / гл. ред. Олег Константинович Гусев; учредитель Белорусский национальный технический университет (Минск). – 2022. – Т.13 №4. – P. 247-255. – Режим доступа : https://rep.bntu.by/handle/data/124676. – На англ. яз.

The study of the parameters of capacitors with various working substances is of interest for the design and creation of electronic elements, in particular for the development of high-frequency phase-shifting circuits. The purpose of the work is to calculate the high-frequency capacitance of a capacitor with the working substance insulator undoped silicon insulator at different applied to the capacitor direct current (DC) voltages, measuring signal frequencies and temperatures. A model of such the capacitor is proposed, in which 30 µm thick layer of undoped (intrinsic) crystalline silicon (i-Si) is separated from each of the capacitor electrodes by 1 µm thick insulator layer (silicon dioxide). The dependences of the capacitor capacitance on the DC electrical voltage U on metal electrodes at zero frequency and at the measuring signal frequency of 1 MHz at absolute temperatures T = 300 and 400 K are calculated. It is shown that the real part of the capacitor capacitance increases monotonically, while the imaginary part is negative and non-monotonically depends on U at the temperature T = 300 K. An increase in the real part of the capacitor capacitance up to the geometric capacitance of oxide layers with increasing temperature is due to a decrease in the electrical resistance of i-Si layer. As a result, with an increase in temperature up to 400 K, the real and imaginary parts of the capacitance take constant values independent of U. The capacitance of i-Si layer with an increase in both temperature T and voltage U is shunted by the electrical conductivity of this layer. The phase shift is determined for a sinusoidal electrical signal with a frequency of 0.3, 1, 10, 30, 100, and 300 MHz applied to the capacitor at temperatures 300 and 400 K.
Исследование параметров электрических конденсаторов с различными рабочими веществами представляет интерес для проектирования и создания элементов электроники, в частности для разработки высокочастотных фазосдвигающих цепей. Цель работы рассчитать высокочастотную электрическую емкость конденсатора с рабочим веществом «изолятор нелегированный кремний изолятор» при различных подаваемых на конденсатор постоянных напряжениях, частотах измерительного сигнала и температурах. Предложена модель такого конденсатора, в которой слой нелегированного (собственного) кристаллического кремния (i-Si) толщиной 30 мкм отделен от каждого из электродов конденсатора слоем изолятора (диоксида кремния) толщиной 1 мкм. Рассчитаны зависимости емкости конденсатора от постоянного электрического напряжения U на металлических электродах на нулевой частоте и на частоте измерительного сигнала 1 МГц при абсолютных температурах T = 300 и 400 К. Показано, что действительная часть емкости конденсатора монотонно возрастает, а мнимая часть отрицательна и немонотонно зависит от U при темпера- туре T = 300 К. Увеличение действительной части емкости конденсатора до геометрической емкости оксидных слоев при увеличении температуры обусловлено уменьшением электрического сопротивления слоя i-Si. Вследствие этого с увеличением температуры до 400 К действительная и мнимая части емкости принимают постоянные значения, независящие от U. Емкость слоя i-Si при увеличении как температуры T, так и напряжения U шунтируется электрической проводимостью этого слоя. Определен сдвиг фаз для синусоидального электрического сигнала с частотой 0,3; 1; 10; 30; 100 и 300 МГц, подаваемого на конденсатор при температурах 300 и 400 К.

621.319.4

общий = БД Техника
общий = КОНДЕНСАТОРЫ (электротехн.)
общий = МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ КРЕМНИЙ
общий = ДИОКСИД КРЕМНИЯ
общий = ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ