Leistung und Anwendung von Resistenten mit hoher Präzision

Die Entwicklung und Verwendung neuer Technologien in der Widerstandsindustrie hat zu einer starken Verringerung der Größe von Widerständen geführt. Neue Marktanforderungen haben auch die Hersteller von elektronischen Komponenten dazu veranlasst, Produkte mit besserer Leistung und Stabilität zu entwickeln. Da die Verwendung verschiedener Arten von Präzisionswiderständen immer weiter verbreitet wird, ist die Leistung von Präzisionswiderständen wichtiger geworden. Die Hauptparameter von Präzisionswiderständen umfassen Temperaturkoeffizienten (TCR), Leistungskoeffizienten (PCR), Langzeitstabilität, Antistatikfähigkeit (ESD), thermische Elektromotivkraft (EMF), Rauschen usw.
Die Verbesserung der Gesamtleistung des Systems wird durch jede elektronische Komponente oder jedes Subsystem erreicht. Die Gesamtleistung wird durch die schwächste Verbindung im Schaltungssystem bestimmt. Jede Komponente verleiht dem Gesamtschaltungssystem einige Leistungsbeschränkungen. Insbesondere kurzfristige Überlastung, Langzeitstabilität, Frequenzgang und Rauschen. In der diskreten Widerstandsindustrie gibt es vier beliebte Widerstandstechnologien, Drahtwundwiderstände, dicke Filmwiderstände, Dünnfilmwiderstände und Folienwiderstände und bieten Kunden Lösungen mit unterschiedlichen Leistungsanforderungen und unterschiedlichen Budgets.
Tabelle 1 fasst kurz die Vor- und Nachteile verschiedener Widerstandstechnologien, thermische Effekte, mechanische Spannungen und elektrische Eigenschaften zusammen.
Spannung, ob mechanisch oder thermisch, verursacht Veränderungen der elektrischen Eigenschaften von Widerständen. Wenn sich der Widerstand aufgrund von Spannung die Form, Länge, Konfiguration oder molekulare Struktur verändert, ändert sich auch die elektrischen Eigenschaften des Widerstands.
Wenn der Strom durch das Widerstandselement fließt, erzeugt sie Selbsthitzung, und Änderungen der Temperatur führen dazu, dass sich das Material mechanisch ausdehnt oder zusammenzieht. Das ideale Widerstandselement kann diese Phänomene automatisch ausgleichen. Das Stabilitätsverbesserungssystem kann die Integrität der physikalischen Eigenschaften des Widerstandselements durch den Herstellungsprozess aufrechterhalten und die Notwendigkeit beseitigen, Selbsthitzung und Stress während der Verwendung des Widerstands auszugleichen.
Wir werden die Eigenschaften verschiedener Widerstandstechnologien vergleichen und die Verwendung jeder Widerstandsart in Präzisionsschaltungen diskutieren.
Folienwiderstände
Spezielle Folienwiderstandslegierungen (Nickel/Chrom und Zusatzstoffe) sind an eine spezielle Keramikmatrix mit kontrolliertem Widerstand gebunden, um die durch Wärme und mechanischen Spannung verursachten Spannungen auszugleichen. Das Widerstandspfadmuster ist laser in die Folienwiderstandslegierung geätzt. Dieser Prozess kombiniert einzigartig die wichtigen Merkmale von Tieftemperaturdrift, langfristiger Stabilität, nichtinduktiver, unempfindlich gegenüber statischer Elektrizität, niedriger Kapazität, schneller thermischer Stabilität und niedrigem Rauschen in einer einzelnen Widerstandstechnologie.
Diese Merkmale verleihen dem Schaltungssystem eine hohe Stabilität und Zuverlässigkeit. Es wird kein Kompromiss zwischen Widerstandsgenauigkeit, Stabilität und Reaktionsgeschwindigkeit berücksichtigt. Um präzise Widerstandswerte zu erhalten, wird die Metallfolie der Schüttung Metall ausbalanciert und eliminiert selektiv interne Kurzstreifen. Beim Umgang mit hohen Widerstandsanforderungen wird der Bereich in den bekannten Widerstandsschritten selektiv eingestellt, um den Widerstandswert in kleinen Schritten zu erhöhen.
Standardtemperaturkoeffizient ± 1 ppm/ Grad 0 Grad bis + 60 Grad (0. 05 ppm/ Grad Z-Faloil), erhalten aus der Folienwiderstandslegierung und der thermischen und mechanischen Spannung, die ausbalanciert ist.

Das Parallelwiderstandswegdesign in der Metallfolienebene reduziert die Induktivität mit einer maximalen Induktivität von {{0}}. 08 μh. Die maximale Kapazität beträgt 0,5 PF. Die Antwortzeit eines 1- kω -Widerstands beträgt weniger als 1 ns bis zu 100 MHz. Die Anstiegszeit wird durch den Widerstandswert bestimmt, aber höhere oder niedrigere Werte sind nur geringfügig langsamer als Zwischenwerte. Kein Klingeln ist besonders wichtig bei Hochgeschwindigkeitsschaltschaltungen wie Signalwandlern.
Der Gleichstromwiderstand von A 1- Kω -Bulk -Metallfolie kann unter Verwendung der folgenden Formel mit seinem Wechselstromwiderstand bei 100 MHz verglichen werden:
Wechselstromwiderstand/DC -Widerstand=1. 001
Folienwiderstandstechnologien erzeugen Widerstände mit speziellen Spezifikationen, die bisher nicht verfügbar und wünschenswert waren. Dazu gehören die Temperaturdrift von {{0}}. 2 ppm/ Grad, Genauigkeit von ± 0. 001 %, 1000- Stunden Lastlebensdabilität von ± 0,005 % (50 ppm) und statischer Resistenz von mindestens 25 kv.
Wie gut muss ein gutes Produkt wirklich sein?
Natürlich erfordert nicht jeder Leiteringenieur die Gesamtleistung. In vielen Anwendungen reichen niedrigere Widerstände aus, sodass die Antworten in vier Kategorien fallen.
1. Metallfolienwiderstände können die Gesamtleistung eines Geräts verbessern.
2. Ein oder mehrere Metallfolienwiderstände können die beste Leistung eines Geräts erzielen.
3.. Metallfolienwiderstände können die Entwicklung der Schaltungstechnologie verbessern und viele günstige Eigenschaften von Präzisionswiderständen verbessern.
4. Planen Sie eindeutig die Verwendung von Präzisionswiderständen für langfristige Überlegungen (z. B.: Metallfolienwiderstände sind kostengünstiger als teures Geräte, um die Schaltungsleistung geringfügig zu verbessern, um die Genauigkeit der Schaltung zu erhalten).
In der zweiten Kategorie muss beispielsweise ein einzelner Parameter gegen die gesamte Designwirtschaft abgewogen werden. Die Verwendung eines höheren Leistungswiderstands kann Kosten sparen, da der Kompensationskreis gesenkt werden kann (und die Kosten für verwandte Komponenten und ihre Installation werden gespeichert). Die Verbesserung der Präzision des Widerstands ist kostengünstiger als die Verbesserung des Geräts, da die Verbesserung des Geräts zur Verbesserung der Leistung teurer ist als Präzisionswiderstände.
Präzisionswundwiderstände
Drahtwundwiderstände werden im Allgemeinen in Stromverdrahtwanderwiderstände und Präzisionswundwiderstände unterteilt. Der Stromverdrahtwundwiderstand ändert sich während des Gebrauchs stark und kann nicht in Anwendungen verwendet werden, die eine Präzisionsleistung von Widerständen erfordern. Daher werden wir keine Stromverdrahtungswiderstände diskutieren.
Während des Herstellungsprozesses von Drahtwellenwiderständen wird die innere Oberfläche des Widerstandsdrahtes (die Seite in der Nähe des isolierenden Skeletts) gepresst und seine Außenoberfläche spannte sich. Permanente Deformation tritt auf.
Die durch diesen Prozess verursachte Verformung und während der anschließenden Tempel des Drahtes ist künstlich im Gegensatz zur elastischen oder reversiblen Verformung. Unvorhersehbare dauerhafte mechanische Verformung verursacht zufällige Änderungen der elektrischen Eigenschaften und des Widerstands des Drahtes. Das Ergebnis ist eine breite Palette von Leistungsparametern.
Drahtwundwiderstände bestehen aus Drahtwunde auf einem isolierenden Skelett. Drähte mit unterschiedlichen Durchmessern und Längen liefern vorhersehbare Resistenz und Eigenschaften. Präzisionswunden -Widerstände haben bessere antistatische Eigenschaften und niedrigeres Geräusch als Dünnfilm und dicke Filmwiderstände. Drahtwundwiderstände haben auch eine geringere Temperaturdrift und eine bessere Stabilität.
Wirewundenwiderstände können eine anfängliche Genauigkeit von ± 0. 005 %haben. Die Temperaturdrift kann nur 3 ppm/ Grad typisch betragen. Bei niedrigem Widerstandsdrahtwundwiderstand ist es jedoch im Allgemeinen 15 ppm/ Grad bis 25 ppm/ Grad. Das thermische Rauschen ist niedrig, und die Drifting -Temperaturdrift außerhalb des Betriebstemperaturbereichs kann ebenfalls ± 2 ppm/ Grad erreichen. Es sollte klar sein, dass Drahtwunden keine SMD -Verpackungsprodukte haben (SMD ist nicht geformt, und einige geformte Oberflächenmontage -Drahtwunden sind keine SMD -Widerstände), sodass Drahtwunden nicht in Situationen verwendet werden können, in denen das Gewicht und das Volumen des Widerstands erforderlich sind.
Aufgrund der Wendungsstruktur von Drahtwellenwiderständen sind jedoch Drahtwunden induktiv und ähnliche Wicklungen erzeugen Kapazität. Eine spezielle Wicklungstechnologie kann verwendet werden, um die Induktivität zu verringern, um die Reaktionszeit während der Verwendung des Widerstands zu verbessern. Aufgrund des inhärenten induktiven und kapazitiven Designs haben Drahtwundwiderstände keine guten Hochfrequenzeigenschaften. Vor allem in Anwendungen über 50 kHz. Aufgrund von Induktivitäts- und Preisfaktoren stehen derzeit kurz vor der Beseitigung der Präzisions -Drahtwunde.
Dünne Filmwiderstände
Dünnfilmwiderstände werden hergestellt, indem ein Filmmaterial mit einem bestimmten Widerstand von 50 bis 250 Angstromen auf ein Keramiksubstrat unter Verwendung einer Methode ähnlich wie Verdampfung [1 Angstrom (a)=10 Nanometer] verdampft. Dünnfilmwiderstände können in einem bestimmten Bereich höhere Widerstandswerte erzeugen als Drahtwanderwiderstände und Folienwiderstände und sind billiger. Dies macht Dünnfilmwiderstände zu einer wirtschaftlicheren Wahl in Anwendungen, bei denen hochauflösende Widerstände mit mittlerer Präzision erforderlich sind und Raumeffizienz berücksichtigt wird.
Dünnfilmwiderstände sind temperaturempfindlich. Die geeignete Dicke des Films kann ausgewählt werden, um eine Vielzahl von Widerstandswerten zu erzeugen, aber ein bestimmter Film kann nur Widerstände mit einem bestimmten Widerstandsbereich produzieren. Daher werden Filme mit verschiedenen Dicken verwendet, um Widerstände mit verschiedenen Widerstandsbereichen zu produzieren.
Die Stabilität des Films wird durch den Temperaturanstieg beeinflusst. Der Veränderungsprozess der Alterungsstabilität des Films hängt von der Dicke des Films ab, um den angegebenen Widerstandswert zu erreichen. Daher ändert sich der Widerstandsbereich ständig. Die chemische/mechanische Alterung umfasst auch die Oxidation der durch die Temperaturanstieg verursachten Widerstandslegierung.
Die Temperaturdrift des Films mit angemessener Dicke kann auch einen nachteiligen Einfluss auf den Widerstandswert haben. Hochauflösende dünne Filmwiderstände haben eine größere Verschlechterungsrate. Da dünner der Film ist, desto anfälliger ist es für die Oxidation. Da dünne Filmwiderstände sehr dünn sind, können sie leicht durch statische Elektrizität beeinflusst werden.
Da das Metallelement Teil sehr klein ist, sind dünne Filmwiderstände außerdem sehr anfällig für Korrosions, die durch Feuchtigkeit verursacht werden. Wenn Wasserdampf durch das Widerstandspaket fließt, bringt es Verunreinigungen mit und entwickelt chemische Korrosion, wodurch der Widerstandsfilm innerhalb weniger Stunden nach dem Auftragen einer DC -Niederspannungslast versagt.
Durch langfristige Multi-Layer-Filmablagerung, die Einstellung hochpräzisionsübergreifender Resistenz und die nach dem Screening bestehende Präzisionsdünnfilmwiderstände können auch eine Temperaturdrift von ± 2 ppm/ Grad und eine Genauigkeit von ± 0. 01%sowie eine gute Langzeitstabilität erreichen. Die Leistung ist jedoch nicht hoch, der niedrige Widerstandsteil hat eine schlechte Leistung, sie ist nicht antistatisch, der Stromkoeffizient ist schlecht, es ist schwierig, die kleine Chargenversorgung zu erfüllen, und die Konsistenz verschiedener Chargen ist nicht gut.
Dicke Filmwiderstände
In der vorherigen Diskussion haben wir erklärt, dass Drahtwundwiderstände aufgrund von Größe, Verpackung und Gewicht nicht in Chipanwendungen verwendet werden können. In weniger präzisen Anwendungen als Drahtwundwiderständen werden dicke Filmwiderstände häufiger verwendet, da dicke Filmwiderstände dichtere Widerstandswerte (hoher Widerstand/geringe Größe) aufweisen und billiger sind.
Dicke Filmwiderstände haben einen schnelleren Frequenzgang, ähnlich wie bei Dünnfilmwiderständen und Folienwiderständen, aber bei verschiedenen Widerstandstechnologien sind dicke Filmwiderstände die lautsten. Bei weniger präzisen Anwendungen werden dicke Filmwiderstände in verschiedenen Arten von Schaltungen diskutiert und weit verbreitet, einschließlich weniger präziser Teile hochpräzierender Schaltungen.
Der dicke Film basiert auf Teilchen-Partikels-Kontakt auf einer Glasmatrix, um einen Widerstandsweg zu bilden. Diese Kontaktpunkte bilden den gesamten Widerstand. Diese Partikel werden jedoch während der Verwendung des Widerstands durch thermische Spannung blockiert. Da sie viele parallele Pfade haben, wird der Widerstandsweg nicht gebrochen. Der Widerstandswert steigt jedoch im Laufe der Zeit und mit zunehmendem Temperatur. Daher sind dicke Filmwiderstände nicht so stabil wie andere Widerstandstechnologien.
Die Partikelstruktur bedeutet auch, dass dicke Filmwiderstände einen hohen Rauschkoeffizienten aufweisen, da die Aggregation und Freisetzung der Widerstandselektronen durch diese Struktur relativ großes Rauschen erzeugt. Für einen bestimmten Größenwiderstand ist der Widerstandswert und je niedriger der Metallgehalt, desto größer ist das Rauschen und je weniger stabil er ist. Die Glasstruktur von dicken Filmwiderständen bildet eine Glas-ähnliche Schutzschicht, um den Widerstand während der Verarbeitung zu schützen, was auch dicke Filmwiderstände gegen Feuchtigkeitsresistent als dünne Filmwiderstand macht.
Durch kontinuierliche Verbesserung der dicken Filmwiderstandspasten konnte die genaueste dicke Filmwiderstandstechnologie eine Temperaturdrift von ± 5 ppm/ Grad erzielen, und selbst durch Verwendung mehrerer dicker Filmwiderstandschips, die sich gegenseitig auskompensieren können, kann sie schließlich eine Temperaturdrift von ± 2 ppm/ Grad erreichen. Die höchste Genauigkeit kann auch ± 0. 01%erreichen. Präzisionsdicke Filmwiderstände sind die Mainstream-Technologie in hochspannenden, hochbeständigen und hochpräzise Anwendungen. Der Nachteil dicker Filmwiderstände ist, dass es schwierig ist, eine hohe Präzision und niedrige Temperaturdrift im niedrigen Widerstandsteil zu erzielen, der Rauschindex ist nicht gut und die langfristige Stabilität ist im Allgemeinen schlechter als andere Präzisionswiderstände.