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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/46161
標題: | 高品質因子整合型被動電感之設計 Design of Integrated Passive Inductor with High Quality Factors |
作者: | Wen-Chien Chang 張文堅 |
指導教授: | 吳瑞北(Ruey-Beei Wu) |
關鍵字: | 電感,設計,高品質因子, inductor,design,high quality factor, |
出版年 : | 2010 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 本篇論文主要就是提出一種可靠精確的方式來模型化電感,並利用推導出來的模型來進行電感最佳化的設計。
在模型化的部分利用了部分元素等效電路 (Partial Element Equivalent Circuit)的方法,該方法需先將金屬切割成較小的單元。為了確保計算的精準度與速度,我們最後決定對導體邊緣至少四個及膚深度去做精細的切割,而剩餘的部分做較粗糙的切割。接著,我們利用各種阻抗的解析解去計算金屬與金屬間的交互作用以及金屬本身的阻抗值。利用這種方式,電感金屬內部的電流分佈可以被快速且精確地計算出來。 藉由求得的電感模型,我們進一步去分析了不同架構的電感對效能的影響,包含了平面電感以及多層電感。透過這樣的分析我們可以得到兩個結論:一、當金屬的厚度大於金屬的寬度時,在相同操作頻率與電感值的條件下,最佳化後多層電感的電阻值會比最佳化後平面電感來的小。二、當我們固定金屬截面的邊長與金屬和金屬間的幾何距離平均數時(Geometric mean distance),在相同操作頻率與電感值的條件下,電感的電阻值並不會隨著金屬寬度改變而做太大變化。 In this thesis, we propose an accurate and reliable way to model inductors. And by utilizing proposed inductor model, we can further optimize the inductor design. Partial element equivalent circuit (PEEC) is utilized to model the inductor. PEEC partitions metal into small filaments. To maintain accuracy, we determine that fine meshes cover at least four skin depths at conductor boundary, and remaining area covered by coarse meshes. Next, we use closed-form formula to calculate the impedance between the metals and of the metal. By using the above methods, currency distribution within the metal can be quickly and accurately determined. Next, we use the proposed inductor model to analyze different inductor structures, including planar and multi-layer inductors. We get two conclusions: first, under the conditions of equivalent operating frequency and inductance, when metal thickness is larger than metal width, optimized multi-layer inductor has less resistance than optimized planar one. Second, under the same conditions, if we fix the perimeter of the metal and geometric mean distance between the metals, the resistance of inductor will not change regardless of metal width variation. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/46161 |
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顯示於系所單位: | 電信工程學研究所 |
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