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常用电阻的优缺点介绍

菜鸟
2013-08-20 14:50:09    评分

  常用电阻的优缺点介绍

  下文主要介绍几种常用电阻的优缺点,希望对大家有所帮助。

  精密线绕电阻

  线绕电阻一般分为“功率线绕电阻”和“精密线绕电阻”。功率线绕电阻使用过程中会发生很大变化,不适于精密度要求很高的情况下使用。因此,本讨论不考虑这种电阻。

  线绕电阻的制作方法一般是将绝缘电阻丝缠绕在特定直径的线轴上。不同线径、长度和合金材料可以达到所需电阻和初始特性。精密线绕电阻 ESD 稳定性更高,噪声低于薄膜或厚膜电阻。线绕电阻还具有 TCR 低、稳定性高的特点。

  线绕电阻初始误差可以低至 ± 0.005 %。TCR (温度每变化一摄氏度,电阻的变化量) 可以达到 3 ppm/°C典型值。不过,降低电阻值,线绕电阻一般在15 ppm/°C 到 25 ppm/°C。热噪声降低,TCR 在限定温度范围内可以达到 ± 2 ppm/°C 。

  线绕电阻加工过程中,电阻丝内表面 (靠近线轴一侧) 收缩,而外表面拉伸。这道工艺产生永久变形 — 相对于弹性变形或可逆变形,必须对电阻丝进行退火。永久性机械变化 (不可预测) 会造成电阻丝和电阻电气参数任意变化。因此,电阻元件电性能参数存在很大的不确定性。

  由于线圈结构,线绕电阻成为电感器,圈数附近会产生线圈间电容。为提高使用中的响应速度,可以采用特殊工艺降低电感。不过,这会增加成本,而且降低电感的效果有限。由于设计中存在的电感和电容,线绕电阻高频特性差,特别是 50 kHz 以上频率。

  两个额定电阻值相同的线绕电阻,彼此之间很难保证特定温度范围内精确的一致性,电阻值不同,或尺寸不同时更为困难 。这种难度会随着电阻值差异的增加进一步加剧。以1-kΩ 电阻相对于100-kΩ电阻为例,这种不一致性是由于直径、长度,并有可能由于电阻丝使用的合金不同造成的。而且,电阻芯以及每英寸圈数也不同—机械特性对电气特性的影响也不一样。由于不同的电阻值具有不同的热机特性,因此它们的工作稳定性不一样,设计的电阻比在设备生命周期中会发生很大变化。TCR 特性和比率对于高精度电路极为重要。

  传统线绕电阻加工方法不能消除缠绕、封装、插入和引线成型工艺中产生的各种应力。固定过程中,轴向引线往往采用拉紧工艺,通过机械力加压封装。这两种方法会改变电阻,无论加电或不加电。从长期角度看,由于电阻丝调整为新的形状,线绕元件会发生物理变化。

  薄膜电阻

  薄膜电阻由陶瓷基片上厚度为 50 A 至 250 A的金属沉积层组成 (采用真空或溅射工艺)。薄膜电阻单位面积阻值高于线绕电阻或 Bulk Metal 金属箔电阻,而且更为便宜。在需要高阻值而精度要求为中等水平时,薄膜电阻更为经济并节省空间。

  它们具有最佳温度敏感沉积层厚度,但最佳薄膜厚度产生的电阻值严重限制了可能的电阻值范围。因此,采用各种沉积层厚度可以实现不同的电阻值范围。薄膜电阻的稳定性受温度上升的影响。薄膜电阻稳定性的老化过程因实现不同电阻值所需的薄膜厚度而不同,因此在整个电阻范围内是可变的。这种化学/机械老化还包括电阻合金的高温氧化。此外,改变最佳薄膜厚度还会严重影响 TCR。由于较薄的沉积层更容易氧化,因此高阻值薄膜电阻退化率非常高。

  由于金属量少,薄膜电阻在潮湿的条件下极易自蚀。浸入封装过程中,水蒸汽会带入杂质,产生的化学腐蚀会在低压直流应用几小时内造成薄膜电阻开路。改变最佳薄膜厚度会严重影响 TCR。由于较薄的沉积层更容易氧化,因此高阻值薄膜电阻退化率非常高。

  厚膜电阻

  如前所述,受尺寸、体积和重量的影响,线绕电阻不可能采用晶片型。尽管精度低于线绕电阻,但由于具有更高的电阻密度 (高阻值/小尺寸) 且成本更低,厚膜电阻得到广泛使用。与薄膜电阻和金属箔电阻一样,厚膜电阻频响速度快,但在目前使用的电阻技术中,其噪声最高。虽然精度低于其他技术,但我们之所以在此讨论厚膜电阻技术,是由于其广泛应用于几乎每一种电路,包括高精密电路中精度要求不高的部分。

  厚膜电阻依靠玻璃基体中粒子间的接触形成电阻。这些触点构成完整电阻,但工作中的热应变会中断接触。由于大部分情况下并联,厚膜电阻不会开路,但阻值会随着时间和温度持续增加。因此,与其他电阻技术相比,厚膜电阻稳定性差 (时间、温度和功率)。

  由于结构中成串的电荷运动,粒状结构还会使厚膜电阻产生很高的噪声。给定尺寸下,电阻值越高,金属成份越少,噪声越高,稳定性越差。厚膜电阻结构中的玻璃成分在电阻加工过程中形成玻璃相保护层,因此厚膜电阻的抗湿性高于薄膜电阻。

  金属箔电阻

  将具有已知和可控特性的特种金属箔片敷在特殊陶瓷基片上,形成热机平衡力对于电阻成型是十分重要的。然后,采用超精密工艺光刻电阻电路。这种工艺将低 TCR、长期稳定性、无感抗、无 ESD 感应、低电容、快速热稳定性和低噪声等重要特性结合在一种电阻技术中。





关键词: 常用     电阻     优缺点     介绍     线绕     薄膜     厚膜     阻值         

院士
2013-08-20 23:07:48    评分
2楼
   搞弱电接触较多的薄膜电阻,好像有金属膜和碳膜两种,稳定性(抗潮湿能力)、准确性的比较是金属膜优于碳膜,线绕的又优于金属膜的,现在小功率的线绕电阻也用得比较少了。谢谢楼主的分享。

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