JP2012227204A - 容量素子および半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】容量素子は、互いに対向する一対の電極EL10、EL20と、一対の電極の一方の電極に設けられ、一方の電極の両端部から間隔を置いて配置された第1端子部とTE10、一対の電極の他方の電極に設けられ、他方の電極の両端部から間隔を置いて配置された第2端子部とTE20を有している。
【選択図】図1
Description
L1=1/(1/La+1/Lb) ‥‥(1)
なお、自己インダクタンスLa、Lbは、長さDtの電極ELをDa:Dbに分割しないときの自己インダクタンスL(電極ELの1本分の自己インダクタンスL)を用いて、式(2)、式(3)でそれぞれ表される。
La=L・Da/(Da+Db) ‥‥(2)
Lb=L・Db/(Da+Db) ‥‥(3)
したがって、電極EL10の自己インダクタンスL1は、式(2)、式(3)を式(1)に代入することにより、式(4)で表される。
L1=L・Da・Db/((Da+Db)^2) ‥‥(4)
ここで、式(4)中の^はべき乗演算子である。また、電極EL20の自己インダクタンスL2は、電極EL10の自己インダクタンスL1と同様に、式(5)で表される。
L2=L・Da・Db/((Da+Db)^2) ‥‥(5)
自己インダクタンスの合計(容量素子CAPの自己インダクタンス)をL12としたとき、自己インダクタンスL12は、式(6)で表される。
L12=L1+L2=2・L・Da・Db/((Da+Db)^2) ‥‥(6)
次に、電極EL10、EL20間の相互インダクタンスについて考える。例えば、電極EL10、EL20の電流が逆向きになる部分(長さDbの部分)の相互インダクタンスMaは、長さDtの電極ELをDa:Dbに分割しないときの電極EL10、EL20間の相互インダクタンスMを用いて、式(7)で表される。また、電極EL10、EL20の電流が同じ向きになる部分(長さDcの部分)の相互インダクタンスMbは、相互インダクタンスMを用いて、式(8)で表される。
Ma=M・Db/(Da+Db) ‥‥(7)
Mb=M・Dc/(Da+Db) ‥‥(8)
なお、相互インダクタンスMaは、電極EL10、EL20に流れる電流の向きが互いに逆のため、負に作用する。また、相互インダクタンスMbは、電極EL10、EL20に流れる電流の向きが互いに同じため、正に作用する。したがって、容量素子CAPの寄生インダクタンスLtは、式(9)で表される。さらに、式(9)に、式(6)−式(8)を代入することにより、式(10)が得られる。
Lt=L12+2・(Mb−2・Ma) ‥‥(9)
Lt=2・L・Da・Db/((Da+Db)^2)+2・M・(Dc−2・Db)/(Da+Db) ‥‥(10)
なお、長さDcは、長さDaが長さDb以上のとき、“Da−Db”で表される。したがって、長さDaが長さDb以上のとき、容量素子CAPの寄生インダクタンスLtは、式(11)で表される。
Lt=2・L・Da・Db/((Da+Db)^2)+2・M・(Da−3・Db)/(Da+Db) ‥‥(11)
式(11)より、長さDa、Dbが互いに同じとき(Da=Dbのとき)、容量素子CAPの寄生インダクタンスLtが最小になることが分かる。例えば、端子部TE10、TE20が電極EL10、EL20の中心に配置されたとき(Da=Dbのとき)の容量素子CAPの寄生インダクタンスLt_cは、式(12)で表される。
Lt_c=L/2−2・M ‥‥(12)
この実施形態では、端子部TE10、TE20が電極EL10、EL20の中心に配置されたとき、容量素子CAPの寄生インダクタンスLtが最小になる。なお、例えば、電極EL10、EL20の長さが互いに異なるときには、電極EL10、EL20が互いに対向する部分の長さが、長さDtに対応する。そして、電極EL10、EL20が互いに対向する部分の端部は、各距離Da、Dbの起点となる端部に対応する。
相互インダクタンスMは、電極EL100、EL200に流れる電流の向きが互いに逆のため、負に作用する。これにより、容量素子CAP100では、例えば、端子部TE10、TE20が電極ELの延在方向の一方側の端部および他方側の端部にそれぞれ配置される容量素子に比べて、寄生インダクタンスを削減できる。しかしながら、容量素子CAP100の寄生インダクタンスLt_exは、例えば、図2で説明した式(12)で表される寄生インダクタンスLt_cに比べて、大きい。すなわち、この実施形態では、容量素子CAPの寄生インダクタンスLtを、比較例の容量素子100に比べて、小さくできる。
Claims (7)
- 互いに対向する一対の電極と、
前記一対の電極の一方の電極に設けられ、前記一方の電極の両端部から間隔を置いて配置された第1端子部と、
前記一対の電極の他方の電極に設けられ、前記他方の電極の両端部から間隔を置いて配置された第2端子部と
を備えていることを特徴とする容量素子。 - 前記第1端子部は、前記一方の電極の一端部から第1距離離れた位置に設けられ、
前記第2端子部は、前記他方の電極の一端部から第2距離離れた位置に設けられ、
前記第1距離および前記第2距離は、前記電極の長さに対して、10分の3以上かつ10分の7以下であること
を特徴とする請求項1記載の容量素子。 - 前記一方の電極の一端部は、前記他方の電極の一端部と同じ側の端部であり、
前記第1距離と前記第2距離との和は、前記電極の長さと同じであること
を特徴とする請求項2記載の容量素子。 - 前記第1端子部は、前記一方の電極の中央に配置され、
前記第2端子部は、前記他方の電極の中央に配置されていること
を特徴とする請求項2記載の容量素子。 - 前記一対の電極を含む複数の容量部を備え、
複数の前記容量部は、互いに間隔を置いて多層に重ねられ、
互いに隣接する層の一方の前記一対の電極は、他方の前記一対の電極に前記第1端子部および前記第2端子部によりそれぞれ接続されていること
を特徴とする請求項1記載の容量素子。 - 前記容量部は、各層に複数配置され、
最上層の前記一対の電極にそれぞれ設けられた前記第1端子部および前記第2端子部は、前記各電極の中心から互いに逆方向に離れた位置に配置されていること
を特徴とする請求項5記載の容量素子。 - 容量素子を含む回路を備え、
前記容量素子は、
互いに対向する一対の電極と、
前記一対の電極の一方の電極に設けられ、前記一方の電極の両端部から間隔を置いて配置された第1端子部と、
前記一対の電極の他方の電極に設けられ、前記他方の電極の両端部から間隔を置いて配置された第2端子部とを備えていること
を特徴とする半導体装置。
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