以色列的Vishay(威世精密測(cè)量集團(tuán)，包括被Vishay收購(gòu)的AE)在精密金屬箔電阻技術(shù)上具有極大的優(yōu)勢(shì)，其研發(fā)的Z-Foil金屬箔電阻技術(shù)在各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)上大幅提高，如在-55℃～+125℃溫度范圍內(nèi)、+25℃參考溫度下，Z箔電阻具有±0.2 ppm/°C 典型TCR。

 

 

電阻的阻值會(huì)受到各種“應(yīng)力”影響而發(fā)生改變，離開(kāi)穩(wěn)定性的高精度是沒(méi)有意義的。舉個(gè)例子，電阻出廠時(shí)的精度是±0.01%，為這個(gè)精度我們支付了昂貴的費(fèi)用，但在幾個(gè)月的存儲(chǔ)或者幾百小時(shí)的負(fù)載后阻值可能變化超過(guò)±300ppm甚至更多。另一種最常見(jiàn)的情況是電阻在來(lái)料檢驗(yàn)的時(shí)候在標(biāo)稱的精度范圍以內(nèi)，焊接到PCB后就超出了標(biāo)稱的精度范圍。還有比如潮濕，靜電等都會(huì)導(dǎo)致電阻的阻值產(chǎn)生不可逆的變化。

 

我們要強(qiáng)調(diào)的是，穩(wěn)定性應(yīng)該放在首位來(lái)考慮，而不是片面的追求高精度。

 

金屬箔電阻是通過(guò)真空熔煉形成鎳鉻合金，然后通過(guò)滾碾的方式制作成金屬箔，再將金屬箔黏合在氧化鋁陶瓷基底上，再通過(guò)光刻工藝來(lái)控制金屬箔的形狀，從而控制電阻。金屬箔電阻是目前性能可以控制到最好的電阻。

 

金屬箔電阻因其采用特殊金屬箔材料，在生產(chǎn)過(guò)程又進(jìn)行嚴(yán)格控制把關(guān)，使它的性能方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其他電阻，可以毫不夸張的說(shuō)高精密金屬箔電阻是一種超精密的電阻器。那么這種電阻有什么優(yōu)點(diǎn)和特征呢?一個(gè)好的精密電阻，必須具備老化小、溫漂小、偏差小的特點(diǎn)，同時(shí)最好具備可靠性高、功率余量大溫升小、噪音低、串聯(lián)電感分布電容小、電壓系數(shù)小、焊接、振動(dòng)及拉伸不容易變化等。金屬箔電阻幾乎具備了所有這些優(yōu)點(diǎn)。

 

當(dāng)然，與基準(zhǔn)相關(guān)的最重要的參數(shù)，是老化，其次是溫度系數(shù)。至于電阻上標(biāo)的是1%、0.1%、還是0.01%，這個(gè)是偏差而已，并不直接代表“精密”程度。只有在不同的溫度條件下，并在很長(zhǎng)的使用時(shí)間之后，仍然具備高穩(wěn)定性，才代表真正的“精密”。

 

“老化”是什么?老化就是長(zhǎng)期穩(wěn)定性，也就是在常溫常壓下，放在貨架子上，經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間(比如1年)，電阻的變化。老化因此也常用每年變化多少個(gè)ppm來(lái)表示。老化因此是一個(gè)不可逆的過(guò)程，就像人衰老一樣，再也回復(fù)不到原來(lái)的了。

 

電阻溫度系數(shù)(temperature coefficient of resistance 簡(jiǎn)稱TCR)表示電阻當(dāng)溫度改變1度時(shí)，電阻值的相對(duì)變化，單位為ppm/℃(即10E(-6)/℃)。“溫漂”又是什么?溫漂就是電阻的阻值隨溫度而變化。由于一般的電阻溫漂不大，因此常用每度變化多少個(gè)ppm來(lái)表示，這就是溫度系數(shù)。假如一個(gè)電阻的溫度系數(shù)是+100ppm/℃，就是溫度每升高1度，電阻增大0.01%。同樣，負(fù)溫度系數(shù)表示電阻的阻值隨溫度的升高而減少。說(shuō)溫度系數(shù)的時(shí)候有的時(shí)候省略后面的/℃，例如某電阻的溫度系數(shù)是8ppm，意思就是8ppm/℃。

 

將具有已知和可控特性的特種金屬箔片敷在特殊陶瓷基片上，形成熱機(jī)平衡力對(duì)于電阻成型是十分重要的。然后，采用超精密工藝光刻電阻電路。這種工藝將低 TCR、長(zhǎng)期穩(wěn)定性、無(wú)感抗、無(wú) ESD 感應(yīng)、低電容、快速熱穩(wěn)定性和低噪聲等重要特性結(jié)合在一種電阻技術(shù)中。這些功能有助于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性，精度、穩(wěn)定性和速度之間不必相互妥協(xié)。為獲得精確電阻值，大金屬箔晶片電阻可通過(guò)有選擇地消除內(nèi)在“短板”進(jìn)行修整。當(dāng)需要按已知增量加大電阻時(shí)，可以切割標(biāo)記的區(qū)域，逐步少量提高電阻，如圖。

 

 

貼片片狀金屬箔內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。

 

 

特性1、溫度系數(shù)(TCR)

 

“為何需要用非常低溫度系數(shù)的電阻?” 這是在評(píng)估電路系統(tǒng)性能和成本的時(shí)候可會(huì)問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題。答案是由于多個(gè)電路系統(tǒng)組合。以下頁(yè)面討論對(duì)精密模擬電路非常重要的金屬箔電阻的10個(gè)不同的獨(dú)立技術(shù)性能。當(dāng)每一個(gè)性能被獨(dú)立清晰地討論時(shí)，很多電路要求這些性能的特定組合，通常，所有的性能會(huì)被要求在同一個(gè)電阻裝置中測(cè)試。比如說(shuō)，某個(gè)性能的測(cè)試要求使用一個(gè)運(yùn)算放大器。

 

在運(yùn)算放大器中，增益是由反饋電阻對(duì)輸入電阻的比例確定的。不同放大器的共模抑制比是基于四個(gè)電阻的比例確定。在兩種情況下，這些電阻比例的任何改變都會(huì)直接影響電路的性能。這些比例可能由于電阻不同的溫度系數(shù)，在經(jīng)歷不同的加熱影響而改變(無(wú)論是內(nèi)部還是外部)。不同的環(huán)境溫度變化跟蹤，對(duì)不同的相位輸入或者高頻信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間，由于不同功率水平產(chǎn)生的微分焦耳加熱， 超出設(shè)計(jì)壽命后阻值改變量的不同等等。所以我們很容易看到很多電路都依靠很多相關(guān)應(yīng)用的穩(wěn)定性能是很平常的情況。— 所有都在同一時(shí)間，同一裝置上。Bulk Metal® Foil 金屬箔電阻科技是唯一一種在同一電阻裝置中提供所有這些嚴(yán)密特性的電阻科技。低噪音是箔電阻科技固有的，可以適合低噪音要求的特殊應(yīng)用場(chǎng)合。所有這些特性都是箔電阻科技固有的。并且所有箔電阻產(chǎn)品都自動(dòng)地具有這些特性。

 

解決這些問(wèn)題的方案就是使用低溫度系數(shù)的電阻以保持使溫度變化的影響降到最低。

 

初始溫度系數(shù)

 

兩個(gè)可預(yù)計(jì)的和相對(duì)的物理現(xiàn)象，電阻內(nèi)部合金的合成結(jié)構(gòu)和它的基質(zhì)是Bulk Metal® Foil金屬箔電阻獲得低溫度系數(shù)的關(guān)鍵因素。

 

金屬箔電阻的溫度系數(shù)通過(guò)匹配兩種相反的作用效果來(lái)實(shí)現(xiàn)。- 由于溫度的增加引起內(nèi)部阻抗的增加 vs. 壓縮- 阻抗的減小與同一溫度增加相關(guān)。兩種作用同時(shí)發(fā)生引起一個(gè)通常低的，可以預(yù)計(jì)的，可重復(fù)的，可控的溫度系數(shù)結(jié)果。

 

由于威士精密集團(tuán)的Bulk Metal® Foil 金屬箔電阻設(shè)計(jì)，這種溫度系數(shù) TCR會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，不用篩選，不用注意阻值或者制造日期 — 甚至是很多年以后!

 

改進(jìn)的金屬箔電阻Bulk Metal® Z-Foil 溫度系數(shù)可以做到 ±0.2 ppm/°C

箔電阻科技每過(guò)幾年就會(huì)進(jìn)步，溫度系數(shù)會(huì)有重大改進(jìn)。

 

圖 1 顯示威士箔電阻工廠用于生產(chǎn)金屬箔電阻的各種合金的典型溫度系數(shù)特性。

 

初始的C合金展示的是在冷端部分是一條對(duì)溫度負(fù)響應(yīng)的的正斜率的弦，熱端部分是一條對(duì)溫度的正斜率的弦。

 

 

接下來(lái)是K合金，在冷端部分是一條對(duì)溫度的負(fù)的弦的斜率，熱端部分是一條對(duì)溫度的正的弦的斜率。事實(shí)上，它提供了一條溫度系數(shù)曲線近似C合金的一半。

 

最新的發(fā)展是Z合金和Z1合金箔電阻科技，突破了類似于K合金的箔技術(shù)，提供的溫度系數(shù)曲線比C合金好很多倍，比K合金好五倍。

 

利用這種技術(shù)，可以做出非常低溫飄的電阻，并且這種電阻對(duì)溫度的反饋接近于零。

這種技術(shù)的發(fā)展的結(jié)果是，相對(duì)于以前的技術(shù)，以及其他電阻技術(shù)，這種技術(shù)極大地提高了電阻溫飄性能。

 

典型溫度系數(shù)TCR

 

箔電阻典型溫飄被定義為阻值改變的相關(guān)曲線 vs 溫度曲線(RT) curve, 單位為ppm/°C (百萬(wàn)分之一每攝氏度)。斜率定義在0 °C to + 25 °C 和 + 25 °C to + 60 °C (儀器溫度范圍); - 55°C to + 25 °C 和 + 25 °C to+ 125 °C (軍標(biāo)范圍)。

 

這些規(guī)定的溫度和定義的典型溫飄弦的斜率適用于所有阻值電阻包括低阻值電阻。注意，盡管如此 , 除了四腳的開(kāi)爾文連接低阻值電阻，引腳阻值和關(guān)聯(lián)溫飄可能必須考慮。所有類型引腳阻值和溫飄的測(cè)量是以引腳的1/2” 為參考點(diǎn)進(jìn)行的。低阻值電阻的溫飄預(yù)期增加值請(qǐng)和我們的應(yīng)用工程部門聯(lián)系。

 

跟蹤溫飄

 

“跟蹤溫飄” 是兩個(gè)或者更多電阻的穩(wěn)定性的比較。當(dāng)超過(guò)一個(gè)電阻在同一個(gè)基質(zhì)上時(shí)， (如圖2)，假設(shè)是兩個(gè)分立電阻，溫飄跟蹤比溫飄更好描述同一批的不同科技制作的電阻阻值隨溫度的增加或者減少，阻值跟蹤比率受外部熱量的影響。(如環(huán)境溫度的上升或者臨近的溫度更高的元件) 也包括內(nèi)部熱量(由于功率損耗產(chǎn)生的自熱)。在同一溫度下，電阻可能經(jīng)過(guò)篩選，具有好的溫飄。但是變化是由于不同的內(nèi)部溫度不同(比如：功率損失不同) 或者不同的位置溫度不同(比如，來(lái)自周圍元件的不同熱量) 會(huì)逐層地跟蹤，并產(chǎn)生額外的溫度-關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤。因此在精密應(yīng)用領(lǐng)域，低的絕對(duì)溫飄是非常重要的。

 

最好的模擬設(shè)計(jì)將被用于低絕對(duì)TCR電阻的基礎(chǔ)，因?yàn)樗梢允沟铆h(huán)境溫度和自熱溫度對(duì)電阻的影響最小化。

 

這對(duì)于高溫飄的電阻> 5 ppm/°C是不可能的。即使電阻具有很好的內(nèi)部跟蹤溫飄小于2 ppm/°C。

 

 

特性2 ：電阻功率系數(shù) (PCR)

 

電阻溫飄TCR 通常會(huì)給出一個(gè)溫度范圍，這個(gè)溫度范圍是通過(guò)測(cè)量阻值在兩種不同環(huán)境溫度情況下獲得: 室內(nèi)溫度和冷卻空間溫度或者是高溫空間溫度。阻值改變的比率和不同溫度會(huì)產(chǎn)生一條斜率曲線?R/R = f (T) 。這個(gè)斜率通常表達(dá)為百萬(wàn)分之一每攝氏度T (ppm/°C)。在這種情況下，統(tǒng)一了測(cè)量阻值的溫度標(biāo)準(zhǔn).實(shí)際情況中，無(wú)論如何，電阻溫度的上升也是一部分，由于電阻加載功率部分功率會(huì)浪費(fèi)在產(chǎn)生自熱 。根據(jù)焦耳效應(yīng)，當(dāng)電流通過(guò)電阻時(shí)，電阻會(huì)產(chǎn)生相關(guān)的熱量，因此，對(duì)于精密電阻，獨(dú)立的溫飄TCR不能表示實(shí)際的阻值改變量，因此，另外一種參數(shù)被用于描述包含這種固有的電阻特性–阻值功率系數(shù)(PCR)。功率系數(shù)(PCR )是表示每一百萬(wàn)分之一每瓦或者額定功率下的一百萬(wàn)分之一。Z-foil 金屬箔功率電阻，額定功率下的功率系數(shù)PCR是5ppm典型值，或者4ppm每瓦典型值。例如：金屬箔功率電阻，溫飄 TCR 是 0.2 ppm/ºC 功率系數(shù)PCR 是4 ppm/W, 溫度改變量50 ºC (從 + 25 ºC 到 + 75 ºC) 0.5 W 產(chǎn)生的?R/R 是50 x 0.2 + 0.5 x 4 = 12 ppm 改變量。

 

特性3:熱穩(wěn)定性

 

電阻通電壓后，產(chǎn)生自熱。箔電阻低溫飄和功率因素使自熱對(duì)電阻影響最小。但是為了達(dá)到高精密的效果，電阻對(duì)環(huán)境條件改變或者其他刺激因素的快速響應(yīng)也很必要 。當(dāng)功率改變，人們希望電阻的值可以快速調(diào)整到穩(wěn)定值。快速的熱穩(wěn)定性在一些應(yīng)用中很重要。電阻必須根據(jù)內(nèi)外因素的變化迅速達(dá)到穩(wěn)定的標(biāo)稱值，并且偏差在幾百萬(wàn)分之一的數(shù)量級(jí)。

 

多數(shù)的電阻科技可能花幾分鐘時(shí)間才可以達(dá)到它的熱穩(wěn)定狀態(tài)，箔電阻可以立即達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，并且在一秒鐘以內(nèi)，阻值偏差在幾百萬(wàn)分之一的數(shù)量級(jí)內(nèi)。電阻根據(jù)環(huán)境溫度和功率的改變準(zhǔn)確響應(yīng)。電阻加功率后產(chǎn)生自熱，引起電阻元素上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力結(jié)果導(dǎo)致逆溫現(xiàn)象。不管怎樣，箔電阻的性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他電阻科技。(如圖 3)

 

 

特性 4:阻值精度

 

為何人們要選用非常精密的電阻?一個(gè)電路系統(tǒng)或者一個(gè)裝置或者一個(gè)特殊的電路必須運(yùn)行預(yù)定的一段時(shí)間。并且在服務(wù)期限的末期，它還可以正常工作。在這個(gè)服務(wù)壽命期間，它可能已經(jīng)受到不利條件的影響，因此電阻可能不再保持原來(lái)的精度。一個(gè)原因是給電阻指定一個(gè)比預(yù)期到電阻壽命末期精度更嚴(yán)格并且可跟蹤的精度，以允許電阻服務(wù)期間精度漂移在可以接受的范圍內(nèi)。另外一個(gè)原因是對(duì)將電阻精度的要求比對(duì)其他電阻原件的要求更加嚴(yán)格。

 

Bulk Metal Foil 金屬箔電阻通過(guò)在光刻電阻箔片上選擇性的刻出各種不同的調(diào)節(jié)點(diǎn)，精度可以做到0.001% ， (如表 4)。它們提供可預(yù)測(cè)的逐步的增加阻值達(dá)到期望的精度水平。調(diào)阻圖案在這些調(diào)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，改變電流通過(guò)更長(zhǎng)的路徑，因此阻值是按特殊的百分比增加。調(diào)阻工藝在不同的位置精密的增加阻值。所以蝕刻格子內(nèi)部分區(qū)域保持其可靠性和無(wú)噪音。在完好的調(diào)阻區(qū)域，調(diào)阻通過(guò)細(xì)微的變化來(lái)達(dá)到最終的阻值，精度可以達(dá)到0.001%，最終精度0.0005%(5ppm)，這是調(diào)阻分辨率(如圖5)。

 

 

特性 5:負(fù)載壽命穩(wěn)定性

 

為何設(shè)計(jì)人員關(guān)注加負(fù)載后的穩(wěn)定性?負(fù)載壽命穩(wěn)定性可以典型的說(shuō)明電阻的長(zhǎng)期可靠性能。軍標(biāo)測(cè)試要求10,000 小時(shí)內(nèi)有限數(shù)量的飄移和有限數(shù)量的失效率。精密箔電阻有最嚴(yán)格的測(cè)試要求。無(wú)論是否經(jīng)過(guò)軍標(biāo)測(cè)試，箔電阻的負(fù)載壽命穩(wěn)定性無(wú)可比擬的，并且確保長(zhǎng)期正常使用。

 

箔電阻具有如此穩(wěn)定性能是由于它本身的材料結(jié)構(gòu)。Bulk Metal® Foil 金屬箔和高純度的氧化鋁基質(zhì)。例如， S102C 和 Z201 電阻 的功率為 0.3 W，125 °C時(shí)，2000小時(shí)負(fù)載壽命測(cè)試，阻值最大改變量150 ppm 并且10,000小時(shí)負(fù)載壽命測(cè)試，阻值最大改變量500 ppm (看表 6 和表 7 ) 相反，功率減小使得阻值改變量減小，降低了箔電阻內(nèi)部電阻元素的溫度升高。表6 表明箔電阻由于負(fù)載壽命測(cè)試產(chǎn)生的飄移。

 

圖 7 說(shuō)明由于功率降低的負(fù)載壽命測(cè)試產(chǎn)生的漂移。降低環(huán)境溫度對(duì)負(fù)載壽命測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響，圖8說(shuō)明在額定功率下，不同環(huán)境溫度的負(fù)載壽命測(cè)試產(chǎn)生的漂移。圖9說(shuō)明在低功率，低溫條件下S102C箔電阻的負(fù)載壽命測(cè)試結(jié)果。

 

我們的工程人員確保金屬箔電阻的穩(wěn)定性經(jīng)過(guò)幾種試驗(yàn)和測(cè)試。圖10 顯示金屬箔電阻在29年中的穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果。50 個(gè)S102C 10 kΩ電阻樣品在70 °C溫度環(huán)境， 0.1 W 功率全部持續(xù)測(cè)試。平均阻值改變量只有60ppm。

 

 

圖11是客戶提供的VHP101系列箔電阻超過(guò)8年的貨架壽命測(cè)試結(jié)果。平均阻值改變量不超過(guò)1ppm。

 

為評(píng)估負(fù)載壽命穩(wěn)定性，必須提到有兩個(gè)參數(shù)，功率和溫度，對(duì)于給定的電阻可以合并一個(gè)參數(shù)。如果電阻在穩(wěn)定狀態(tài)確定溫度上升， 這個(gè)上升溫度可以加進(jìn)環(huán)境溫度內(nèi)，它們表現(xiàn)為組合溫度，(負(fù)載引進(jìn)溫度+環(huán)境溫度)。例如, S102C系列威士箔電阻加功率時(shí)每 0.1 W升溫9 °C。這會(huì)導(dǎo)致以下的計(jì)算結(jié)果:

 

●  如果T = 75 °C, P = 0.2 W, t = 2000 小時(shí)

●  自熱= 9 °C x 2 = 18 °C

●  18 °C上升溫度 + 75 °C環(huán)境溫度= 93 °C ?R

●  R max = 80 ppm，如圖12的曲線

 

圖12 說(shuō)明，對(duì)于給定的持續(xù)負(fù)載壽命測(cè)試，因組合溫度的增加產(chǎn)生的電阻漂移情況。正如以上解釋的，組合溫度包括因功率加載引起的溫度上升和環(huán)境溫度。曲線表示最大漂移。

 

 

特性 6: 快速響應(yīng)時(shí)間

 

電阻等效電路，如圖 13，組合了電阻電感和電容，電阻可以被看作R/C電路，濾波器或者電感，取決于它們的幾何形狀。線繞電阻，電抗由線圈和繞線形成的螺旋空隙產(chǎn)生。圖14說(shuō)明由于持續(xù)增加繞線圈數(shù)以增加阻值，引起電容和電感的增加 。這種組裝科技試圖減小線繞電阻的電感，但是效果有限。另一方面，在平面形的電阻中，比如Bulk Metal® Foil金屬箔電阻，電阻路徑圖案有意設(shè)計(jì)成為平行的幾何直線以抵消電抗。

 

圖15說(shuō)明一種典型的蛇形的平面電阻阻值路徑圖 。臨近的反方向電流較小了相互的電感，也減小了電容。

 

 

電感和電容對(duì)工作頻率產(chǎn)生成比例的電抗，它改變了電阻的效果和電流與電壓在電路中的相位。

 

電感和電容產(chǎn)生的電抗會(huì)干擾輸入信號(hào)，尤其在脈沖設(shè)備里. 圖16 電流對(duì)電壓脈沖響應(yīng)的比較。金屬箔電阻的響應(yīng)很快，線繞電阻響應(yīng)慢。

 

這里脈沖寬度是十億分之一秒，圖上已顯示線繞電阻會(huì)使信號(hào)嚴(yán)重失真，金屬箔電阻分段完全再現(xiàn)了信號(hào)。

 

在頻率設(shè)備中, 這種扭曲反應(yīng)會(huì)引起明顯的阻值改變(阻抗)并引起頻率改變。圖17 說(shuō)明金屬箔電阻的在不同頻率下交流阻抗對(duì)直流阻抗的曲線。金屬箔電阻 在100Ω范圍內(nèi)，頻率100M，具有很好的響應(yīng)。1M頻率內(nèi)所有阻值金屬箔電阻都具有很好的響應(yīng)。其他科技電阻的性能曲線比金屬箔電阻的曲線會(huì)更偏移。(特別是線繞電阻)。

 

 

特性 7: 噪音: “聽(tīng)出不一樣”

 

由于聲音再現(xiàn)的需求越來(lái)越多，電路元件的選擇變得更為嚴(yán)格，信號(hào)線路中的電阻選擇更關(guān)鍵。基于低水平輸入信號(hào)和高增益放大器的測(cè)量?jī)x器在測(cè)量微伏特范圍的信號(hào)時(shí)，不能接受微伏特水平的背景噪音。盡管音頻電路，信號(hào)的純正最重要，很明顯的要使用無(wú)噪音的電子元件。其他工業(yè)和科技也同樣關(guān)注這個(gè)特性。

 

電阻由于它自身的結(jié)構(gòu)，可以是噪音來(lái)源。這種無(wú)意的信號(hào)增加是可以測(cè)量的并且獨(dú)立于已經(jīng)存在的基本信號(hào)。圖19和圖20電阻噪音對(duì)基本信號(hào)的作用。由可導(dǎo)性的材料黏合在絕緣基質(zhì)材料中制造的電阻最容易產(chǎn)生噪音。碳膜電阻和厚膜電阻， 電流傳導(dǎo)發(fā)生在基質(zhì)材料和電阻材料之間的接觸點(diǎn)，這些接觸點(diǎn)對(duì)電流傳導(dǎo)產(chǎn)生很大的阻礙作用，是噪音的來(lái)源。這些位置對(duì)任何因不匹配產(chǎn)生的形變，潮濕產(chǎn)生的變形，機(jī)械應(yīng)力，和電壓輸入水平都很敏感。在電流通過(guò)基質(zhì)時(shí)，對(duì)這些外部影響的響應(yīng)是不需要的信號(hào)。圖20說(shuō)明電流路徑。

 

 

金屬合金制成的電阻, 比如金屬箔電阻, 產(chǎn)生的噪音最小。電流通過(guò)金屬合金的內(nèi)部微粒邊界導(dǎo)通電路。微粒間的電流路徑經(jīng)過(guò)一個(gè)或者更多的金屬晶體包括多層，更長(zhǎng)的路徑穿過(guò)分界線，減少了噪音產(chǎn)生的幾率。圖22說(shuō)明電流路徑。

 

另外,金屬箔電阻的光刻和制造科技使箔電阻具有比其他電阻結(jié)構(gòu)更一致的電流路徑。螺旋形結(jié)構(gòu)的電阻，會(huì)有更大的幾何形變，產(chǎn)生更多的噪音信號(hào)。金屬箔電阻比其他科技的電阻有最低的噪音。金屬箔電阻的噪音水平幾乎無(wú)法測(cè)出。通過(guò)選擇電阻，前置放大器可以獲得純正的信號(hào)。威士金屬箔電阻為低噪音音頻產(chǎn)品提供最佳的性能。

 

 

特性 8: 熱電勢(shì) EMF

 

兩個(gè)不同的金屬連接，加熱會(huì)產(chǎn)生電壓，因?yàn)榻饘俚母袘?yīng)水平不同。這種由溫度引起的電測(cè)壓力，稱為熱電勢(shì)，通常以微伏特表示。熱電勢(shì)的一個(gè)有利作用是用熱電偶和微伏特記測(cè)量溫度。

 

在電阻中, 熱電勢(shì)被認(rèn)為是對(duì)純電阻的寄生干擾。(特別是對(duì)低阻值直流電阻)。經(jīng)常是由于電阻結(jié)構(gòu)中的不同材料產(chǎn)生，特別是在電阻材料和引腳材料的連接點(diǎn)上。電阻的熱電勢(shì)性能可以通過(guò)兩個(gè)連接點(diǎn)之間的內(nèi)部溫度。電阻材料上不對(duì)稱的功率分布, 金屬材料分子復(fù)雜的活動(dòng)差異降低。

 

威士金屬箔電阻的其中一個(gè)特點(diǎn)是低熱電勢(shì)設(shè)計(jì)。扁平的槳狀引腳(直插設(shè)計(jì))緊密的連接電阻箔片，由此熱傳導(dǎo)最大化，溫度變動(dòng)最小，金屬箔電阻設(shè)計(jì)成消除功率而不產(chǎn)生熱點(diǎn)效應(yīng)，引腳材料跟電阻材料協(xié)調(diào).這些設(shè)計(jì)做出低熱電勢(shì)的電阻。

 

圖23 和圖 24 各種特殊設(shè)計(jì)使金屬箔電阻具有極低的熱電勢(shì)。

 

 

理由 9: 靜電放電負(fù)荷 (ESD)

 

靜電放電負(fù)荷(ESD)定義為 不同電勢(shì)的物體之間快速地轉(zhuǎn)移電荷–無(wú)論是直接接觸，電弧或者電磁感應(yīng)–趨向于達(dá)到電勢(shì)平衡。人體感應(yīng)的靜電放電負(fù)荷 ESD 是 3000 V, 所以任何超過(guò)這個(gè)電壓的靜電放電負(fù)荷都可被人體感覺(jué)到。因?yàn)槌掷m(xù)的高壓伏特?cái)?shù)小于一百萬(wàn)分之一秒，人體的體積較大，這種能量在人體很快傳播，變得很小。對(duì)人體來(lái)說(shuō)，靜電放電負(fù)荷是無(wú)害的。但是這種靜電放電負(fù)荷通過(guò)很小的電子元件時(shí)，相對(duì)的能量比較密集，3000V甚至500V的靜電放電符合足以破壞很多電子元件。

 

靜電放電負(fù)荷的危害一般分為3種：

 

● 參數(shù)失效–靜電放電負(fù)荷 ESD事件可能改變電子元件的阻值，引起電阻阻值精度漂移。.這種危害不會(huì)直接影響電阻功能，因此參數(shù)失效可能存在于正常工作的電阻。

 

● 災(zāi)難性的破壞–靜電放電負(fù)荷 ESD事件引起電子元件立即停止工作， 這個(gè)可能發(fā)生在幾個(gè)靜電放電負(fù)荷脈沖之后，可能是有很多原因造成，比如人體靜電放電負(fù)荷或者僅僅是原來(lái)存在的靜電。

 

● 潛在的損壞–靜電放電負(fù)荷 ESD事件電子元件未被察覺(jué)的中度的損壞，電子元件還能正常工作.盡管如此，電子元件的負(fù)載壽命已經(jīng)極大的減少，因?yàn)楹罄m(xù)工作期間的應(yīng)力可能引起電子元件更多的損害，使電子元件在壽命期間失效，這種潛在的損壞是最需要關(guān)注的，因?yàn)檫@種損壞不能被察覺(jué)或者測(cè)量出來(lái)。

 

電阻對(duì)靜電的敏感跟它的體積有關(guān)，體積越小的電阻，分散靜電脈沖能量的空間越小。區(qū)域的電阻材料上的這種能量集中會(huì)產(chǎn)生熱量上升，導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的破壞。日益增長(zhǎng)的小型化的趨勢(shì)，電子元件，包括電阻， 使得它們更容易受到靜電損害。

因此，Bulk Metal® foil金屬精密箔電阻的比薄膜電阻在抗靜電方面更有優(yōu)勢(shì)，主要由于金屬箔電阻的電阻材料更厚，(金屬箔比薄膜厚100倍)因此金屬箔比薄膜的耐熱能力更高。

 

薄膜電阻材料是由微粒構(gòu)成。(通過(guò)蒸發(fā)或者噴濺工藝), 金屬箔合金類似于晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)熱和冷的揉壓工藝制作。

 

測(cè)試證明，貼片金屬箔電阻能夠抗靜電至少25,000 V (有資料證明), 薄膜和厚膜貼片電阻只能抗3000 V 靜電(實(shí)際的數(shù)據(jù)可能更低)。如果設(shè)備要求使用抗巨大靜電脈沖電壓的電阻，金屬箔電阻是最好的選擇。

 

特性 10: 測(cè)不到的電壓系數(shù)

 

正如我們?cè)陔娮柙胍舨糠痔岬降?，電阻阻值可能由于加載電壓而改變。電壓系數(shù)描述阻值對(duì)電壓的變化而改變的情況。不同結(jié)構(gòu)的電阻有不同的電壓系數(shù)。舉個(gè)比較極端的例子，電壓系數(shù)的作用在碳膜電阻中很顯著，阻值會(huì)隨著加載電壓變化而發(fā)生明顯改變。Bulk Metal® Foil 金屬箔電阻材料對(duì)電壓波動(dòng)不敏感，設(shè)計(jì)人員可以依靠箔電阻在各種電壓水平的電路中取得相同的阻值。金屬箔電阻合金固有的性能提供技術(shù)不能測(cè)量的電壓系數(shù)。

 

一個(gè)電阻集中所有特性

 

10個(gè)技術(shù)理由詳細(xì)介紹了箔電阻內(nèi)在的特殊設(shè)計(jì)，而非制作工藝或篩選方式。這種特殊性能的組合是其他電阻科技不具備的。

 

 

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