精度與功率上的差異
概括來說:
薄膜,主要針對精度而設計。 厚膜,主要針對功率而設計。
圖1:薄膜電阻與厚膜電阻,在半透明外殼下呈現的圖案
薄膜電阻是用真空法淀積導電層,稱為濺鍍。這在陶瓷基板上形成一個薄而均勻的層,只有幾微米厚。然后,該層將經歷光刻或激光蝕刻的過程。這決定了電阻值的精確度,容差極為精細,可低至0.01%。這樣的精度才使薄膜電阻如此有用。
厚膜電阻的導電層以漿的形式印制在陶瓷基板上。其厚度可以是薄膜電阻導電層的上千倍。這樣的厚度在處理高功率應用時具有性能優勢,而且制造成本也明顯低于薄膜電阻。然而,它在功率方面的優勢卻也使得其可預測性和精確性降低,容差可能高達 5%。
然后隨著薄膜電阻的發展,現在薄膜電阻與厚膜電阻功率上的差距,越來越小,這折射出薄膜電阻的性能改進。
舉個例子:TE的RN73系列的0805型電阻,根據數據手冊,其額定功率為 0.1W(RN73系列數據手冊)。
![](https://file1.elecfans.com//web2/M00/9E/C8/wKgaomToD2SAKASlAAH4yjGxhDI947.png)
TE的新款RP73P系列的0805型電阻,根據數據手冊,其額定功率可以達到0.25WCRP73P 系列數據手冊)。
![](https://file1.elecfans.com//web2/M00/9E/C8/wKgaomToD2SAYt86AAH6EWJtt6k242.png)
電流噪聲上的差異
電流噪聲是我們不希望的寬頻譜信號,可以疊加在任何有用的信號上,包括DC直流信號。與其他無源元件一樣,電阻也是不同程度的噪聲源,具體取決于電阻值、溫度、施加電壓和電阻類型。
概括來說:薄膜電阻比厚膜電阻在電流噪聲上更有優勢。
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圖2:薄膜電阻和厚膜電阻結構的差異(圖片來源:Yageo)
對于薄膜電阻,如上圖所示,從薄膜電阻的電阻層的微觀結構來看,只有金屬顆粒堆疊在一起形成精細的金屬膜。當電子在導電金屬層中移動時,它們可以從一個或多個導電晶格轉移到另一個晶格,并在沒有任何阻礙的情況下形成電流,這有助于防止噪聲產生。
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薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲測量結果
下圖是薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲測量結果(數據來源于Yageo)。在不同頻率的噪聲水平下,薄膜電阻比厚膜電阻有更低的電流噪聲。
圖3:薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲差異(圖片來源:Yageo)
更多內容請參考:Vishay:高端音頻應用選擇電阻
小貼士:不同電阻的成分差異
碳膜電阻的尺寸通常較大,功率較小,公差較大,溫度系數也大,另外在高溫下會產生噪音。從好的方面來說,它們比大多數電阻便宜,而且通常在更高的頻率下表現得很好。
陶瓷電阻具有較高的溫度系數,中等工作溫度范圍,通常比大多數電阻昂貴。
金屬元素電阻常用于電流傳感中。它們精度高,阻值和公差都比較低。
金屬薄膜電阻具有良好的溫度穩定性,低噪音,阻值范圍寬、公差小。
金屬氧化物薄膜電阻跟金屬薄膜電阻非常相似,但它們能更有效地承受浪涌電流,并承受更高的溫度等級。
厚膜電阻具有噪聲、浪涌容限低、溫度穩定性好、額定電壓高的特點。它們具有多種阻值。
薄膜電阻具有低噪聲、高壽命穩定性、低溫度系數和高阻值等特點。
繞線電阻適用于大功率、大電流應用場合。另一方面,它們噪音高,電阻值低。無感選項也可用。
如果您正在尋找最廣泛的阻值范圍,厚膜或薄膜電阻將是您的最佳選擇。如果是高功率應用場景,薄膜和厚膜電阻值得考慮。
更多與小貼士相關的內容,可參見:電阻的成分差異
溫度系數TCR上的差異
與任何電路一樣,電阻的特性也會隨溫度而變化,因此溫度的任何變化均會影響性能。所有電阻均會將不需要的電能轉化為熱量;所有電阻也都具有電阻溫度系數 (TCR),用來描述電阻如何隨溫度的變化而變化。
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電阻的溫度系數,闡述了觀察到的阻值如何隨電阻溫度的變化而變化。溫度系數通常以ppm(百萬分之一)每攝氏度為單位給出,與使用%/°C的單位相比,這節省了大量小數點后的零。數值可能是正的,也可能是負的,分別表示與溫度的正相關或負相關。這是一個總結數字,通常以范圍或限制最大值的形式給出,而實際電阻阻值不一定會線性變化。
t1= +25 °C或特定室溫
t2= –55 °C 或 +125 °C測試問題
R1=參考溫度下的阻值
R2=測試溫度下的阻值
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薄膜電阻與厚膜電阻溫度系數TCR比較
此外,由于薄膜電阻層和厚膜電阻層的成分之間的固有差異,薄膜電阻的電流噪聲也低于厚膜電阻。
我們以Yageo的RT系列薄膜電阻以及RC系列厚膜電阻舉例:
RC0805,厚膜,0805,TCR的范圍±100ppm/℃到±300ppm/℃(RC0805數據手冊)。
RT0805,薄膜,0805,TCR的范圍±5ppm/℃到±50ppm/℃(RT0805數據手冊)。
更多內容請參考:Yageo:高精度薄膜電阻在低電流噪聲中的應用
Digi-Key網站有不同品牌的薄膜電阻與厚膜電阻,提供豐富的參數篩選項,如成分,溫度系數等各種參數。工程師可以根據應用要求和參數來挑選合適的電阻。詳情可參見Digi-Key表面安裝電阻。
圖6:Digi-Key網站提供豐富的參數篩選項
本文小結
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