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什么样电阻才是精密电阻?

文章来源:万利隆电子 阅读次数:发布时间:2017-10-26

在航天航空、医疗器械、汽车电子、通讯产品和仪器仪表等领域,需要使用性能稳定甚至接近理想电阻的电阻器­——精密电阻器。

电阻精密的标准

精密电阻应该是这样的:阻值精度高,温度系数低,寄生参数(容\感)小。

与常规电阻对比:

 

常规电阻

精密电阻

阻值精度

±10%、±5%、±1%

±0.01%、±0.1%、±0.5%

温度系数TCR ±(100、200、300~600) ppm/℃ ±(2、5、10、15、25、50) ppm/℃

小于1Ω的微阻值电阻器,公差即使±1%,也属于精密电阻。对不同场合,寄生电容电感有不同的要求。

由于常规电阻的TCR大,不能以窄公差的常规电阻作为精密电阻使用。

精密电阻器是需要通过特别的材料、设计和工艺制造出来的。

精密电阻的类型

根据采用技术工艺不同,精密电阻主要有四种:

精密厚膜电阻器

精密线绕电阻器

薄膜电阻器

金属箔电阻器

每一种类型的精密电阻器都有其特点,应根据使用场合选择。

精密厚膜电阻器

精密厚膜电阻器是在常规厚电阻工艺技术上,通过材料和工艺的优化调整,大幅提升性能发展而来的。

结构与常规厚膜电阻器相同。

 

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主要性能参数范围

尺寸规格:0201、0402、0603、0805、1206等

阻值范围:10Ω~1MΩ

阻值精度:+0.1%、+0.25%、+0.5%

额定功率:1/20、1/16、1/10、1/8、1/4 (W)

阻值温度系数TCR: +50ppm/℃

耐静电能力:ESD2KV

优点

制造成本低,具有较高的性价比;

片式小型化、适合SMT贴装;

外层玻璃结构保护结构,很好的抗潮湿性能。

缺点

阻值温度系数较大;

需电冲击性能较差,功率较小;

阻值稳定性较差,噪音较大。

 

厚膜电阻体的玻璃相中颗粒相互连接的结构,在电阻使用过程中部分电阻路径会被热应力阻断,阻值会增加,阻值的稳定性较差。

 

image.png

 

颗粒构造会导致厚膜电阻的噪音系数高,阻值越高,金属比例越低,噪音越大并且越不稳定。

在各种精密电阻中,厚膜电阻是噪音最大的。

应用

广泛应用在一般的精密电路中,或高精密电路中要求不那么精密的局部电路部分。

精密线绕电阻器

 

绕线.jpg

 

制造工艺:在绝缘骨架上绕制电阻丝,并涂覆耐热绝缘层。

电阻丝:镍铬合金、锰铜合金

绝缘骨架:陶瓷管或涂覆绝缘层的金属骨架。

 

image.png

 

不同材料、直径和长度的电阻丝决定阻值和特性。

主要性能参数(常规范围)

尺寸规格:有引线型和贴片型

阻值范围:1mΩ~275KΩ

阻值精度: ±0.001%、±0.005%、±0.1%、±0.5%

额定功率:0.5、1、5、7、10 (W)

温度系数TCR: ±3、±10、±20、±30 ppm/℃

耐静电能力:ESD 25KV

优点

阻值精度极高,温度系数小;

功率大,耐高压冲击,短时间过载性能好;

能承受高温,散热快,在环境温度170℃下仍能正常工作;

工作噪声小,比薄膜电阻和厚膜电阻有更好更低的噪音;

稳定可靠,静电稳定性好,阻值经年无变化。

缺点

体积较大,不适用于微小电子设备上;

阻值较低,大多在100KΩ以下;

线绕结构寄生电容、电感较大,不能在高频电路中使用;

应用场合

电阻箱、测量仪器(万用表)、电讯仪器仪表等要求高精密高稳定场合。

 

薄膜电阻器

 

103.jpg

 

薄膜电阻器采用薄膜技术,在陶瓷基板上溅射沉积金属电阻薄膜(0.2~1μm),经精密调阻后封装制成。

 

image.png

 

薄膜电阻可以恰当选择厚度的膜以做出各种阻值,特定的膜对应一定范围的电阻值。

主要性能参数范围

尺寸规格: 0402、0603、0805、1206、2010、2512

阻值范围:1Ω~2MΩ

阻值精度: +0.05%、+0.1%、+0.25%、+0.5%

额定功率: 1/16  1/10 1/8  1/4  1/2  3/4  1(W)

阻值温度系数TCR: +5  +10  +15  +25 +50(ppm/℃)

耐静电能力:ESD 2KV

优点

阻值精度高,温度系数低;

损耗少,噪音低;

低寄生效应,极好的高频率性能;

片式小型化,适合SMT工艺;

缺点

电阻体薄膜在高温、化学腐蚀等场合会氧化,导致阻值不断变化;高阻值薄膜电阻器的电阻体膜很薄, 更容易受到氧化有更大的阻值恶化。

电阻体薄膜很薄,很容易受ESD静电放电电压的影响。

应用场合

薄膜电阻器在精密电阻市场中应用最大,用量最大,它比线绕电阻和箔电阻有更宽的阻值范围选择,更便宜。

薄膜电阻器在中级精度的高阻值电阻并且考虑空间效率的应用中是比较经济的选择。

 

金属箔电阻器

把电阻体合金箔(NiCr)粘合陶瓷基板上,通过激光蚀刻调阻、保护封装制造而成。 

 

image.png

 

金属箔电阻器阻值精度、阻值温度系数和分布参数各项指标都很高,分布电容可低于0.5pF,分布电感可低于0.1μH。

主要性能参数范围

尺寸规格: 0603、0805、1206、1506、2010、2512

阻值范围:1mΩ~150KΩ

阻值精度:±0.005%、 ±0.01%、±0.05%、±0.1%、±0.25%、±0.5%

额定功率:0.1~8(W)

阻值温度系数TCR: ±0.2、±2、±5、±10(ppm/℃)

耐静电能力:ESD 25KV

 优点

金属箔精密电阻被认为是接近理想电阻的元件。

低温飘,长期稳定性,无感,对静电不敏感,低电容,快速热稳定性,和低噪音等。

缺点

阻值范围窄;

成本高,昂贵。

应用场合

对成本不敏感,高精确电子设备;

标准测量仪器仪表;

或需要提升设备的整体性能时。

四种不同精密电阻器对比

 

精密

厚膜电阻

精密

线绕电阻

薄膜电阻

金属

箔电阻

常规阻值范围

10Ω~

1MΩ

1mΩ~

275KΩ

1Ω~2MΩ

1mΩ~

150KΩ

最高精度

±0.1%

±0.001%

±0.05%

±0.005%

温度系数

+50

ppm/℃ 

±3 

ppm/℃

±5 

ppm/℃

±0.2

ppm/℃

功率范围

0.05~金分泌0.25

0.5~10w

0.05~1 w

0.1~8w

耐静电压

2KV

25kv

2.5KV

25kv

成本价格

低廉

较高

较高

高昂

 

四类精密电阻器在技术经济上各有特点,价格随性能提高而提高,在应用中可根据实际情况合理选用。

在满足使用要求的前提下优先选用成本价格低廉的厚膜电阻;在更高要求的直流或频率很低的交流电路中,可先选用线绕精密电阻或薄膜精密电阻,确实需要时再选用价格高昂的金属箔精密电阻。

(文章来源于:电子元件技术在线)

 
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