Permissividade e Constante Dielétrica k
Constante Dielétrica, k
propriedades dielétricas dos diversos materiais utilizados na fabricação de semicondutor e embalagens desempenham um papel importante na obtenção do desempenho desejado de circuitos integrados. Uma compreensão básica das propriedades dielétricas é, portanto, necessária pela maioria dos engenheiros que trabalham na indústria de semicondutores.
Uma propriedade importante de um material dielétrico é a sua permissividade. Permissividade (ε) é uma medida da capacidade de um material ser polarizado por um campo elétrico.
é, no entanto, mais fácil compreender o conceito de permissividade discutindo primeiro uma propriedade estreitamente relacionada, capacitância (C). Capacitância é uma medida da capacidade de um material para manter carga se uma tensão é aplicada através dele, e é melhor modelado por uma camada dielétrica que está entre duas placas condutoras paralelas.
Se a tensão V é aplicada através de um capacitor de capacitância C, então a carga Q que pode conter é diretamente proporcional à tensão aplicada V, com a capacitância, C, a constante de proporcionalidade
. Assim, Q = CV, Ou C = Q / V. A unidade de medida para capacitância é o farad (coulomb por volt).
A capacitância de um capacitor depende da permissividade
ε
da camada dielétrica, bem como a área do capacitor e a distância de separação d entre as duas placas condutivas. Permitividade e capacitância são matematicamente relacionadas como se segue: C =
ε
(A/d).
Quando o dielétrico utilizado é vácuo, então a capacitância Co
=
ε
o (A/d), onde
ε
o é a permissividade do vácuo (8.85 x 10-12 F/m
).
A constante dielétrica (k) de um material é a razão entre o permissividade
ε
a permissividade do vácuo
ε
s, então k =
ε
/
ε
o. A constante dielétrica é, portanto, também conhecida como a permissividade relativa do material. Uma vez que a constante dielétrica é apenas uma razão de duas quantidades semelhantes, ela é adimensional.
dada a sua definição, a constante dieléctrica do vácuo é 1. A
ny material é capaz de polarizar mais do que vácuo, então o K de um material é sempre > 1. Note – se que a constante dielétrica é também uma função da frequência em alguns materiais, por exemplo, polímeros, principalmente porque a polarização é afetada pela frequência.
baixo-k dielétrico é um dielétrico que tem uma baixa permissividade, ou de baixa capacidade de polarizar e realizar gratuitamente. Os dieléctricos de baixa k são muito bons isoladores para isolar condutores Portadores de sinais uns dos outros. Assim, dielétricos de baixa k são uma necessidade em IC de camadas múltiplas muito densas, onde o acoplamento entre linhas metálicas muito próximas precisa ser suprimido para evitar uma degradação no desempenho do dispositivo.
a high-k dielectric, on the other hand, has a high permittivity. Como os dielétricos de alta k são bons em manter a carga, eles são os dielétricos preferidos para capacitores. Dielétricos de alta k também são usados em células de memória que armazenam dados digitais na forma de carga.