精密电阻器是指在相同的电阻技术和安装方法下,在电阻精度、温度系数、负载寿命、长期稳定性等方面达到较高标准的电阻器。
精密电阻的长期稳定性是一个非常重要的指标,没有稳定性的高精度是没有意义的。
事实上,精度受到许多因素的影响,这些因素统称为 应力。
应力来自很多方面,如环境温度的变化、通电后电阻本身产生的自热、来自PCB的压力或张力、来自外部环境的水分、甚至腐蚀性气体,以及焊接、脉冲、过载、静电、辐射等。所有这些 压力 都会改变电阻的阻值,这也会影响电阻的阻值精度。
然而,经过几个月的储存或数百小时的负载,电阻的变化可能超过±300ppm或更多。
此外,虽然在进货检查时,电阻在标称的精度范围内,但在电阻焊接到PCB上后,会超出这个范围。
例如,普通电阻器的温度公差为1%-5%,而精密电阻器的公差仅为0.1%或更低。
如果一个电阻的精度为0.1%,实际上表示在正常温度下(如10℃-35℃),该电阻的所有公差应保证在1年内不超过0.1%),这实质上是一种组成公差。
由于精密电阻使用的材料具有较高的温度稳定性,所以其价格比普通电阻要高得多。
与普通电阻相比,精密电阻的成本较高,所以主要用于信号转换的高精度电路、电桥电路、采样电路、精密分压电路等。
(2) 如果电压的精度对后续电路有很大影响。这里,分压电阻应该是高精度的。
我们在使用精密电阻时,往往会考虑公差值,但前提是我们选择了一定技术及材料的精密电阻。
这种精密电阻精度高,但电阻温度系数和分布参数指标略低。它通常为圆柱形,主要用于通信设备、医疗电子设备、测试和测量设备、汽车电子、工业产品等。
绕线型精密电阻是由康铜、锰或镍铬合金线绕在陶瓷骨架上制成。表面常涂有保护漆或玻璃釉,主要有两种类型:固定型和可调型。
这类电阻的包装材料有绝缘漆、硅树脂、涂层、陶瓷、铝壳等。大多数精密绕线电阻采用硅树脂包装,因为这种包装没有高温烧结过程,所以绕线材料的电气性能不会受到影响。
由于是在陶瓷骨架上绕制,这种电阻具有耐高温、热稳定性好、温度系数小、功率大、阻值精度高、温度系数指数高的特点,工作温度可达300℃。绕线型精密电阻一般为圆柱形、扁圆柱形和长方形,主要用于精密仪器、电子设备和其他交直流电路。
将具有已知和可控特性的金属箔铺设在特殊的陶瓷基材上,然后采用超精密的光刻工艺来制作电阻电路。
这种工艺将低TCR、长期稳定性、无感性电抗、无ESD感应、低电容、快速热稳定性和低噪音等重要特性集于一身的电阻器技术。这种精密电阻的精度、温度系数和电阻值的分布参数都非常高。
此外,这种精密电阻往往呈方形或片状,广泛用于航空航天、海洋惯性导航、配电控制、精密测量等系统。它们还被用作电流和电压的比较标准,恒流和恒压电路元件,以及各种分流和分压比例网络。
精密电阻主要采用薄膜和金属箔技术。其中,金属箔电阻器的电气性能更为优异,可以实现几乎零的温度漂移和0.001%的精度。因此,与其他贴片电阻相比,其优势非常明显,被认为是最接近理想的电阻。正因为如此,完美体育它只用于较高端的产品或对电阻要求很苛刻的地方。
答案是否定的。尽管精密电阻有许多不同的工艺和材料,但几乎所有的精密电阻都需要进行调整以达到 高精度。
例如,在精密薄膜电阻器的表面进行激光修整,而精密铝箔电阻器则通过切削法(修剪)进行调整。
调整电阻的过程实际上是一个测量过程,但调整后的产品不是成品,它必须经过一些后续工序,如包装。
另外,测量仪器的精度和正确的测量方法也非常重要,特别是对于精度超过万分之一的精密电阻,以及毫欧姆电阻。常用的激光修剪
但在实际情况中,这个指标很可能并没有涵盖产品所要求的工作温度范围,也就是说,同一个电阻在不同的温度区间内,其温度偏移是不同的。
一个普遍的现象是,有些厂家在说明书中只选择整个工作温度范围内的最佳 曲线;作为温漂指标。
电阻值变化的活跃期往往是使用过程中的前几百个小时,随着使用时间的增加,电阻值趋于稳定。
这是因为电阻元件本身趋于稳定,或者电阻元件与基体之间的应力随着时间的推移逐渐释放。
负载寿命的指标只能通过抽样测试来监测,因为这种测试至少需要1000小时,甚至在测试航空应用时需要10000小时。
在使用前对精密电阻进行功率训练,可以有效地加速电阻的老化,使其稳定,但会改变电阻的电阻值。
这就是为什么一些精密仪器制造商不立即使用精密电阻,而是在使用前将其储存几个月甚至几年。
所以对于老一批的电阻,只要精度在标称值内,焊脚没有氧化,其稳定性就比新一批的电阻好。
例如,一旦有水分进入,各种薄膜电阻器的电阻层中就会形成电解质,这将严重影响其电阻。
而作为计量应用的标准电阻在注油后会被完全密封,从而隔离了外部环境压力对阻值的影响,降低了电阻的年变化率。
通过对厚膜电阻膏的不断改进,最精密的厚膜电阻技术已经可以达到±5ppm/℃的温度漂移,甚至通过使用多个可以相互补偿的厚膜电阻芯片,最终可以达到±2ppm/℃的温度漂移。其最高精度也能达到±0.01%。
厚膜电阻的缺点是很难实现高精度和低阻值部件的低温漂移,而且噪声标示不理想。长期稳定性一般比其他精密电阻差。
在电阻的使用过程中,部分电阻路径会被热应力阻断,电阻会增加,其稳定性也会变差。
颗粒结构将导致高噪音系数。电阻值越高,金属比率越低;噪音越大,电阻越不稳定。在各种精密电阻中,厚膜电阻是噪音最大的。
广泛应用于一般的精密电路,或在高精度电路中要求不那么精确的局部电路零件。
精密薄膜电阻器的技术发展代表了可大量商业应用的精密电阻器技术,也是目前最流行的精密电阻器技术。通过长期的多层薄膜沉积、高精度的电阻调整以及后续的筛选,最优的精密薄膜电阻可以达到±2ppm/℃的温漂和±0.01%的精度,以及良好的长期稳定性。但是,功率不大,低阻值的指标也不理想。另外,不抗静电,功率系数差,难以满足小批量的供应,不同批次的一致性不好。
薄膜在高温、化学腐蚀等场合会发生氧化,从而不断改变电阻值。高阻值薄膜电阻的薄膜非常薄,更容易被氧化,容易受到ESD影响。
薄膜电阻在精密电阻市场上有最大的应用和用途。它的阻值范围更广,而且比绕线电阻器和箔电阻器更便宜。对于中等精度、高阻值的应用,以及空间效率的考虑,薄膜电阻器是一个更经济的选择。
精密金属膜电阻器与精密薄膜电阻器相似。晶圆金属膜精密电阻正逐渐被芯片薄膜精密电阻所取代,但针式金属膜精密电阻仍是主流的低成本精密电阻技术。与精密薄膜电阻一样,电阻的调整会引起热点效应,从而影响电阻的稳定性和可靠性。
作为最早的精密电阻技术,高精度绕线ppm/°C,其精度可以达到±0.001%,完美体育这是薄膜和厚膜电阻所不能达到的。最好的精密绕线M,适用于超精密的高阻值应用。由于其他电阻技术的发展,精密绕线电阻往往被淘汰,因为它们价格昂贵且有电感。
虽然精密箔电阻早在1962年就被发明了,但它仍然是迄今为止最精确的电阻技术。通过将镍铬合金附着在陶瓷基板上以达到平衡应力,可以获得接近零的温度漂移。通过激光和修剪蚀刻电阻图案,可以获得
高达±0.001%的精度。最好的铝箔电阻在存放6年后电阻漂移仅为±2ppm,它具有抗静电,无电感和电容,无热点,低噪音,低电压系数的特点。箔式电阻器的缺点是电阻不能很高。芯片电阻的最大尺寸只能是150K,而引脚电阻的最大尺寸只能是2M。
金属箔精密电阻因其低温漂移、长期稳定、无电感、对静电不敏感、低电容、热稳定性快、低噪音等特点,被认为是理想的电阻。
1. 对于阻值从1毫欧到1欧的精密取样电阻,一般来说,只能使用精密的箔电阻。因为只有合金材料的电阻才能在低电阻和大电流下保持稳定。温度漂移可以低至±5ppm /°C,精度可以达到±0.1%甚至更高。
因为它的主要应用是电流检测,四引脚结构有利于精确采样。使用更大的尺寸或预留更多的电源空间,并增加辅助散热器,有助于降低电阻表面的温度,提高采样电阻的稳定性。精确的电流采样电阻可以取代霍尔电流传感器,并具有成本优势。
2. 电阻值从1欧姆到10欧姆对任何电阻技术都是一个挑战。因为这个电阻值范围属于低电阻值范围,只有厚的电阻材料,和短的电流路径才能实现低电阻值。厚的电阻材料不利于与衬底结合以平衡温度漂移,而短的电流路径不利于精确的电阻调整。
精密薄膜电阻器和精密金属薄膜电阻器很难在这个电阻范围内提供出色的温度漂移,±20ppm/°C是它们能达到的最好漂移。精密绕线电阻的温度漂移完全基于合金丝本身,可以达到±10ppm/℃左右,但绕线电阻一般只有引脚和电感。在这个电阻范围内,精密箔电阻的温漂可以控制在±5ppm/°C以内,精度可以达到±0.1%以上,并且可以同时提供芯片和引脚。
3. 10欧姆到150K欧姆是一个常规的电阻值范围。在这个电阻值范围内,可以根据不同的精度要求来选择许多产品。
如果对温度漂移的要求在±2ppm/°C以下,或者对长期稳定性有要求,可以只使用精密箔电阻,贴片的引脚可以选择。如果温度漂移要求在±5ppm/°C左右,且对长期稳定性要求不高,薄膜电阻或金属膜电阻都可以考虑。
铝箔电阻的最高精度可以达到±0.001%,薄膜电阻和金属膜电阻的精度可以达到±0.01%。应该注意的是,不同尺寸的片式箔电阻器具有不同的电阻值范围。例如,0805片式箔电阻器的最大阻值为10K。此外,还有许多厂家生产的精密片式薄膜电阻器。参数标注相同,但实际性能差距非常大。温度漂移和精度超标的情况很多,不同品牌的电阻在长期稳定性和噪音方面的指标也不一样。
4. 从150K到1M的电阻范围属于中间电阻范围。在这个部分,如果需要使用片式精密电阻,只能使用精密薄膜电阻。
对于温度漂移低于±2ppm /°C,一般来说,只能使用引脚精密箔电阻。然而,电阻值越高,这种电阻的价格就越高,因为需要多个电阻芯片来实现所需的电阻值。一些引脚薄膜电阻器可以提供低至±5ppm/℃的温度漂移,但长期稳定性比精密箔电阻器差。引脚精密绕线电阻也能满足高精度,温度漂移低至±2ppm/°C,但在价格上没有优势。
5. 1M到50M是精密电阻的高阻段。精密薄膜电阻器所能支持的最高电阻值一般为10M,最佳温漂为±5ppm/℃,最高精度为±0.01%。精密厚膜电阻器可以提供与薄膜电阻器类似的精度和温度漂移,但它们可以支持整个电阻值的范围。目前,一个单一的精密铝箔电阻支持的最大电阻值为2M,而且非常昂贵。另一个昂贵的精密电阻是绕线电阻。单个绕线M的电阻值,而且温度漂移低至±2ppm /°C,精度高达±0.001%,特别是在长期稳定性方面明显优于薄膜和厚膜电阻技术。
6. 对于1M-10T的高压精度要求,我们只能选择精密的厚膜高压电阻,因为只有厚膜技术才能在高电压下工作并提供高阻值。这类高压电阻的重要技术指标是电压系数、电压稳定性、长期稳定性、噪声、温漂和精度,其中电压系数和电压稳定性的指标非常重要。
在高压环境下,大多数厚膜电阻的电阻值往往会漂移到一个小值。这是因为部分绝缘介质被激活,形成了一个平行电阻,而电阻浆的质量和厚膜工艺决定了电压系数的质量。
在其他应用中,需要低噪音的高压电阻。噪声是在电阻膜层的缺陷部分。该缺陷可能已经存在,也可能是在电阻调整后增加的。这种缺陷越多,噪音就越大。幸运的是,厚膜工艺有助于改善噪声指数。
关于实际应用,选择合适的精密电阻很重要,但所有应用都关注的电气参数无非是长期稳定性、温度系数、绝对精度、功率系数、电压系数和噪声。