金属箔电阻器具有所有电阻器类型中的精度和稳定性能。箔片通常由含有添加剂的镍铬合金制成。它安装在具有高导热性的陶瓷载体上。箔片的厚度只有几微米。所需的电阻值是通过箔上的光刻电阻图案来实现的。金属箔电阻器具有电阻温度系数(TCR)低、长期稳定性好、低噪声、低电容、快速热稳定、无电感等优点。低TCR是影响稳定性的重要参数之一。这意味着随着环境温度和电阻器内部温度的变化,电阻值只会发生很小的变化。在 0 至 60 °C 范围内,TCR 的典型值约为 1 ppm/°C。这取决于箔材料的结构(热机械效应)和特性。在平面箔中,蛇形图案通常用于减少电感,以获得更好的高频响应。
箔电阻定义
箔电阻是一种限制电流的高精度元件。对电流的阻碍是由一块非常薄的金属提供的。
金属箔电阻器特性
性和稳定性的优异特性是源自金属箔电阻器设计原理的多种特性的组合。
电阻温度系数 (TCR) – 箔电阻器通过利用箔的两个特性来实现低 TCR。随着温度的升高,箔片的电阻自然会增加。电阻器的制造是为了使温度升高导致箔片压缩。这使得电阻随着温度升高而下降。总的影响是随着温度变化电阻变化非常小。
电阻功率系数 (PCR) – PCR 是衡量电阻因电流流过而升温时电阻如何变化的指标。箔电阻器的 PCR 值非常低。
热稳定性——热稳定性是指电阻器对电流和环境温度变化做出反应的速度。箔电阻器具有低 TCR 的相同成分和制造特性也提供了快速的热稳定性。这些电阻器的稳定时间可以小于一秒,而标准电阻器的稳定时间可能以分钟为单位。
电阻容差 – 该参数表明实际电阻器的电阻值与标称值的接近程度。例如,一家公司可能销售宣传为 100 欧姆且容差为 1% 的电阻器。这意味着这些电阻之一的实际值可能在 99 欧姆到 101 欧姆之间。箔电阻器的公差可低至 0.001%。
噪声——在许多电路应用中,应尽可能避免电路内产生的噪声。音频系统就是一个典型的例子。箔电阻器中金属合金的晶体特性与特殊的制造技术相结合,使得电流流过这些电阻器时产生的噪声较低。
电阻电压系数 – 一些电阻器,特别是碳成分电阻器,会随着电压的变化而显示出变化的电阻。箔电阻的构造使得这种效应几乎不存在。
热电动势 (EMF) – 当两种不同的金属连接时,加热连接点会产生感应电压。电路中通常不需要这种感应电压。箔电阻器通过使用与电阻材料兼容的引线来降低电动势。将引线连接到电阻器主体的方法也有助于降低感应电动势。
静电放电 (ESD) – 当人接触电气元件时,人与元件之间的电位差会导致元件放电。这种静电放电会通过三种方式损坏电阻器等组件。它可能会改变其电阻,可能会缩短其工作寿命,或者可能导致其完全失效。由于箔片相对于薄膜和厚膜电阻器的厚度,箔片电阻器能够更好地承受静电放电。
响应时间和速度——电阻器,尤其是线绕电阻器,会在电路中引入电感和电容。这会改变电路对高频信号的响应方式,并且会在脉冲通过电阻器时使脉冲失真。箔电阻器的内部形状可以限度地减少这种影响。
负载寿命稳定性——这是衡量电阻器在不同负载和温度下使用时随时间保持恒定电阻值的程度的指标。由于其结构,箔电阻器在这方面非常稳定。
高精度电阻器
箔电阻器与其他几种类型的高精度电阻器竞争。在箔电阻器中,特殊合金被粘合到陶瓷底座上。将图案蚀刻到金属箔上。该工艺提供了当前电阻器技术中的整体特性。这些电阻器在一个平台中结合了低电感、低电容、低 TCR、低噪声、快速热稳定性和 ESD 效应。
精密线绕电阻器 – 线绕电阻器是通过将长股绝缘线缠绕在磁芯上制成的。电阻由所用电线的长度、直径和合金控制。线绕电阻器在稳定性、ESD 耐受性、噪声产生和 TCR 方面比薄膜或厚膜电阻器表现更好。然而,这些电阻器的高频特性较差。导线的盘绕会产生电感,而线圈的接近则会产生电容。
薄膜电阻器——这些电阻器是通过在陶瓷基底上沉积一层薄金属而制成的。生产线绕或箔电阻器更经济。对于给定的合金,有一个适合温度特性的厚度值,但与该厚度相关的电阻范围是有限的。因此,使用不同的厚度来产生不同的电阻值。这会降低稳定性并导致更高的 TCR。薄膜电阻器也容易受到 ESD 损坏。
厚膜电阻器 – 厚膜电阻器很受欢迎,因为它们价格低廉,并且可以以小尺寸制成非常高的电阻。与线绕电阻和箔电阻相比,它们还具有良好的频率特性。它们的缺点是总体精度较低,并且在常用电阻器类型中噪声特性差。
箔电阻器应用
音频组件——音频组件要求在整个电路中准确再现信号,无噪声或失真。箔电阻器是该应用的理想选择。它们的晶体结构和引线配置提供了高信噪比。蚀刻在箔片上的设计也使这些电阻器非常适合用作电位计。它们提供平滑、线性的电阻变化响应。
石油钻机 – 石油钻机应用中的温度可能超过 525 度。在其他类型的电阻器会熔化或值发生重大变化的情况下,箔电阻器能够发挥作用。较厚的电阻材料层不仅使它们能够正常工作,而且在极端温度环境下保持。
航空——用于航空应用的电阻器必须高度、坚固耐用。箔电阻器满足所有这些要求。这些电阻器具有低至 0.005% 的公差、极低的 TCR 和高负载寿命稳定性,非常适合这些要求苛刻的应用。
电子秤 – 秤需要能够在其整个生命周期内保持较高且恒定的准确度。箔电阻器的多种特性使其适合这种用途。它们具有低噪声、低 TCR 和低热 EMF 值。它们还具有高负载寿命稳定性和极低的公差。