薄膜電阻器結構和應用介紹
電(dian)(dian)(dian)阻器(qi)是最基(ji)本的電(dian)(dian)(dian)氣和電(dian)(dian)(dian)子元(yuan)器(qi)件,廣泛用(yong)于(yu)所有電(dian)(dian)(dian)路中(zhong)。通(tong)常情況(kuang)下(xia),電(dian)(dian)(dian)阻器(qi)限(xian)制電(dian)(dian)(dian)路內(nei)的電(dian)(dian)(dian)流(liu)流(liu)動以(yi)實現(xian)電(dian)(dian)(dian)阻,基(ji)于(yu)薄膜技術的產(chan)品已經充分(fen)發展以(yi)改變舊(jiu)的碳成分(fen)電(dian)(dian)(dian)阻器(qi)。
目(mu)前市場上有(you)不同類(lei)型(xing)的電阻(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi),可以用不同的材料制成,如繞線電阻(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)、厚(hou)膜(mo)電阻(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)、薄膜(mo)電阻(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)、碳膜(mo)、金屬膜(mo)、表(biao)面貼(tie)裝、熱敏(min)電阻(zu)(zu)(zu)等,而且(qie)都(dou)有(you)各(ge)自優(you)勢和缺點。在本(ben)文當中(zhong),小編將簡單(dan)介紹(shao)薄膜(mo)電阻(zu)(zu)(zu)器(qi)(qi)的工藝(yi)、原理、類(lei)型(xing)及(ji)其應(ying)用等相關內(nei)容。
薄膜電(dian)阻(zu)器的定義
使(shi)用薄膜(mo)(mo)(mo)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)層的(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器稱為薄膜(mo)(mo)(mo)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器,該層布(bu)置在陶瓷基底(di)的(de)(de)頂部(bu)。與厚膜(mo)(mo)(mo)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器相比,薄膜(mo)(mo)(mo)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器的(de)(de)厚度非常(chang)薄,約(yue)為0.1微米。通常(chang),這些電(dian)(dian)阻(zu)(zu)器更(geng)穩定、更(geng)準確,并且具有更(geng)好(hao)的(de)(de)溫度系數,因此用于更(geng)高精度的(de)(de)技術。厚膜(mo)(mo)(mo)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)和(he)薄膜(mo)(mo)(mo)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)看起來一樣,但制造(zao)工(gong)藝是(shi)不同的(de)(de)。 薄膜(mo)(mo)(mo)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)的(de)(de)構造(zao)和(he)制作工(gong)藝
薄膜電阻器的構造可(ke)以通(tong)過電阻材料在陶瓷上(shang)的濺射工(gong)藝來完成。之后,可(ke)以通(tong)過紫外線曝(pu)光(guang)和所需的蝕(shi)(shi)刻(ke)技術對表面進(jin)行(xing)(xing)蝕(shi)(shi)刻(ke)。薄膜電阻器使用不(bu)同(tong)的材料制作,例如(ru)(ru)如(ru)(ru)鉍釕、氮(dan)化(hua)鉭、氧(yang)化(hua)鉛、鎳鉻和氧(yang)化(hua)釕,之后,蝕(shi)(shi)刻(ke)后的薄膜可(ke)以用激光(guang)進(jin)行(xing)(xing)修(xiu)整(zheng)。
薄膜(mo)(mo)的寬度決(jue)定了電(dian)阻(zu)特性,當然,如(ru)果有(you)必要的話,可以通(tong)過激光(guang)修整進行調整。另外,薄膜(mo)(mo)可以通(tong)過軸向引線(xian)濺射(she)在圓柱面(mian)上;因此,由此產生的組件通(tong)常稱為金屬(shu)膜(mo)(mo)電(dian)阻(zu)器而不是薄膜(mo)(mo)電(dian)阻(zu)器,但概念相(xiang)似,以寄生電(dian)感為代價。
薄膜電阻器的類型
薄膜(mo)(mo)(mo)(mo)電阻器有不同的類型,常見的如金屬膜(mo)(mo)(mo)(mo)、碳膜(mo)(mo)(mo)(mo)、金屬氧(yang)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)、合成(cheng)膜(mo)(mo)(mo)(mo)電阻器,下(xia)面分別介紹(shao)下(xia)。
1、碳膜電阻器
使用(yong)碳膜將電(dian)(dian)(dian)流限制在固定(ding)(ding)水平的固定(ding)(ding)類型的電(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)稱(cheng)為碳膜電(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi),這些電(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)廣(guang)泛用(yong)于不同的電(dian)(dian)(dian)子電(dian)(dian)(dian)路。該電(dian)(dian)(dian)阻(zu)器(qi)的構造可以通(tong)過將碳膜布(bu)置在陶(tao)瓷基(ji)板上(shang)來完(wan)成(cheng)。因此,碳膜材料作為電(dian)(dian)(dian)流流動的電(dian)(dian)(dian)阻(zu)材料,這種(zhong)材料會阻(zu)擋一定(ding)(ding)量的電(dian)(dian)(dian)流。

碳膜電阻(zu)(zu)器(qi)的(de)陶瓷基板用作電或熱的(de)絕緣材(cai)料,因此陶瓷基板限制了它們(men)的(de)熱量(liang)。這些類型的(de)電阻(zu)(zu)器(qi)可以抵抗溫度而(er)不會造成任何傷(shang)害。與碳成分電阻(zu)(zu)器(qi)相比,這些電阻(zu)(zu)器(qi)經常(chang)使用,因為碳膜電阻(zu)(zu)器(qi)產生(sheng)低噪聲。
2、金屬膜電(dian)阻(zu)器
在非導電體上使用(yong)薄金(jin)屬層作為(wei)電阻(zu)元(yuan)件的電阻(zu)器(qi)稱為(wei)金(jin)屬膜電阻(zu)器(qi),這些電阻(zu)器(qi)由帶(dai)有鎳合(he)金(jin)等金(jin)屬的小陶瓷涂層道路(lu)制成。與碳膜型電阻(zu)器(qi)相比,這些電阻(zu)器(qi)非常昂貴。

金屬膜(mo)電阻(zu)器的構造(zao)可(ke)以通過在陶瓷、玻璃或(huo)其他(ta)絕緣芯材(cai)料上放置均勻的純碳(tan)膜(mo)來完成,這個電阻(zu)的阻(zu)值可(ke)以簡單地通過涂(tu)層(ceng)的寬度(du)來控制(zhi)。這些電阻(zu)器用于需要(yao)更準確或(huo)更高容差值的地方。
3、金屬氧化膜(mo)電阻器
使用(yong)金屬(shu)氧化膜材(cai)料(liao)作為(wei)電(dian)(dian)(dian)阻元件將(jiang)電(dian)(dian)(dian)路中的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)限制在固定水平的(de)(de)(de)固定電(dian)(dian)(dian)阻器(qi)稱為(wei)金屬(shu)氧化膜電(dian)(dian)(dian)阻器(qi)。除了使用(yong)的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)外,該電(dian)(dian)(dian)阻器(qi)的(de)(de)(de)結(jie)構與金屬(shu)膜型(xing)電(dian)(dian)(dian)阻器(qi)幾(ji)乎(hu)相同(tong)。在這種類型(xing)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻器(qi)中,可以通(tong)過氧化錫等金屬(shu)氧化物材(cai)料(liao)設計(ji)薄膜。

因(yin)此,這種電阻器可以(yi)(yi)由(you)陶(tao)瓷芯涂(tu)層(ceng)通(tong)(tong)過金(jin)屬氧化(hua)(hua)物(如氧化(hua)(hua)錫)構成,可以(yi)(yi)通(tong)(tong)過將氧化(hua)(hua)銻添加到氧化(hua)(hua)錫材(cai)料中來(lai)增加電阻率。
在金(jin)屬氧化(hua)膜電(dian)阻(zu)器中,可(ke)以(yi)(yi)通(tong)過(guo)以(yi)(yi)螺旋形式切(qie)割(ge)(ge)金(jin)屬氧化(hua)物(wu)膜來(lai)獲(huo)得所需(xu)的(de)(de)電(dian)阻(zu)。一(yi)旦獲(huo)得所需(xu)的(de)(de)電(dian)阻(zu)值(zhi),就可(ke)以(yi)(yi)停止金(jin)屬氧化(hua)膜的(de)(de)劃線(xian)。這里,激(ji)光用(yong)于以(yi)(yi)螺旋方(fang)式切(qie)割(ge)(ge)金(jin)屬氧化(hua)物(wu)膜。
4、合成膜電阻器
合成膜(mo)電(dian)阻(zu)器是將導電(dian)合成物懸浮液涂敷在(zai)基體(ti)上而得,因此也叫漆膜(mo)電(dian)阻(zu)。由于其(qi)導電(dian)層(ceng)呈現顆粒狀結構,所以其(qi)噪聲大,精度低,主要(yao)用(yong)他制造高壓,高阻(zu),小型電(dian)阻(zu)器。
薄膜電阻器特性
薄膜電阻器的(de)特性主要包括以下幾個方面(mian)的(de)內容:
電阻值范圍為0.2–20MΩ。
公差范圍為±0.1至(zhi)±2%。
溫度系(xi)數為±5至(zhi)±50ppm/°C。
最高工作溫度(du)為155°C。
最大工作電壓為50至500V。
非線性>110dB。
電流噪(zao)聲小于0.1μV/V。
額定功(gong)率為1/16至1W。
穩定性為(wei)±0.15至±0.5ΔR/R%。
高頻行為。
薄膜電阻器(qi)特征參數
薄膜電阻(zu)器的(de)主要特征參數是(shi)額(e)定電壓、額(e)定功(gong)率(lv)、最大元(yuan)件電壓、工作(zuo)溫度(du)范圍和功(gong)率(lv)降額(e)曲線。
1、額定電壓
在環境(jing)溫度(du)內連續使用的(de)最大(da)AC/DC電壓可以表示為:
E=√R*P
其(qi)中,“E”是以伏特(te)為單(dan)位(wei)測(ce)量(liang)的(de)額定(ding)電壓,“R”是以歐姆為單(dan)位(wei)測(ce)量(liang)的(de)電阻,“P”是以瓦特(te)為單(dan)位(wei)測(ce)量(liang)的(de)額定(ding)功率,如果“E”大于(yu)最大元件(jian)電壓,那么這就是額定(ding)電壓。
2、額定功率
額定(ding)功(gong)(gong)率(lv)可以定(ding)義為在環境溫度下可以連續使用的(de)最(zui)大(da)(da)功(gong)(gong)率(lv)。它根據大(da)(da)小(xiao)而(er)變化(hua)。具有長邊和加寬(kuan)端子的(de)產(chan)品在散熱方面做得非常好,并且可以在相同的(de)尺寸下處理最(zui)大(da)(da)的(de)功(gong)(gong)率(lv),從而(er)實現組(zu)件的(de)減少和小(xiao)型化(hua)。
3、最大元(yuan)件電壓(ya)
可連續施加(jia)到薄膜電(dian)阻器的最大(da)交(jiao)流或直流電(dian)壓。
4、工作(zuo)溫度范(fan)圍
溫度范圍(wei)是電阻器可以(yi)持續使(shi)用的范圍(wei),可以(yi)由(you)最低(di)和最高工作(zuo)溫度定義。
5、功率降額曲線
降額(e)曲(qu)線將顯(xian)示每個(ge)溫(wen)度(du)點的工作溫(wen)度(du)范圍(wei)和最(zui)高功率,這條曲(qu)線主要取(qu)決(jue)于不(bu)同的產品系列(lie)。功率降額(e)曲(qu)線也(ye)稱為載(zai)流能力曲(qu)線或額(e)定功率曲(qu)線。
薄膜(mo)電(dian)阻器的優(you)點(dian)和缺點(dian)
薄膜(mo)電阻器的優(you)點主要包括(kuo)以下幾點內容(rong):
實現的電阻器溫度系數和容差要小得多。
具有更(geng)(geng)少的(de)噪聲(sheng)、更(geng)(geng)低(di)的(de)電容和更(geng)(geng)低(di)的(de)寄生電感。
電氣性能很高。
高頻響應。
提供了高額定功率。
噪音更小。
可以(yi)對這些電阻器進行微調(diao)以(yi)提(ti)高精度。
薄(bo)膜電阻器的缺點主(zhu)要包括以下幾點內容:
比較脆弱。
采購高成本。
需要非(fei)常小心地操作處理。
薄(bo)膜電阻(zu)器的應用(yong)
薄膜(mo)電阻器的應用包(bao)括(kuo)以下幾個方面的內容:
薄(bo)膜電阻器的主要(yao)是用(yong)于需要(yao)高(gao)精度、低噪聲和高(gao)穩定(ding)性的應用(yong)。這些應用(yong)可能包(bao)括不同(tong)的設備,如測量、測試、醫療、監控、儀(yi)器儀(yi)表、精密和音頻應用(yong)。
用于精密應用。
用(yong)于控制運算放大(da)器的增益,其他一些應用(yong)是穩定(ding)(ding)的分壓(ya)、穩定(ding)(ding)的基(ji)準、ADC或(huo)DAC以(yi)及穩定(ding)(ding)的反饋(kui)環路。
用(yong)于(yu)需要更高精度的(de)(de)地方,例(li)如航空(kong)航天和醫療領域的(de)(de)設(she)備(bei)監控和測量、音(yin)頻計算機芯(xin)片、RF應用(yong)、電(dian)信(xin)、電(dian)源轉(zhuan)換器(qi)、HVAC系統等。
一些工程師已(yi)經研究(jiu)氮(dan)化鉭和(he)氮(dan)化鈦作(zuo)為潛在的(de)薄膜電(dian)阻(zu)器(qi),但很少有人(ren)對半導體(ti)電(dian)路中使用(yong)的(de)這些電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)可靠性進(jin)行調(diao)查(cha)。
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