Kinerja dan penerapan resistor presisi tinggi

Pengembangan dan penggunaan teknologi baru dalam industri resistor telah menyebabkan pengurangan tajam dalam ukuran resistor. Tuntutan pasar baru juga telah mendorong produsen komponen elektronik untuk mengembangkan produk dengan kinerja dan stabilitas yang lebih baik. Ketika penggunaan berbagai jenis resistor presisi menjadi semakin luas, kinerja resistor presisi menjadi lebih penting. Parameter utama resistor presisi termasuk koefisien suhu (TCR), koefisien daya (PCR), stabilitas jangka panjang, kemampuan anti-statis (ESD), gaya elektromotif termal (EMF), noise, dll.
Peningkatan kinerja keseluruhan sistem dicapai melalui setiap komponen atau subsistem elektronik. Kinerja keseluruhan ditentukan oleh tautan terlemah dalam sistem sirkuit. Setiap komponen membawa beberapa batasan kinerja ke sistem sirkuit keseluruhan. Secara khusus, kelebihan jangka pendek, stabilitas jangka panjang, respons frekuensi, dan kebisingan. Dalam industri resistor diskrit, ada empat teknologi resistor populer, resistor wirewound, resistor film tebal, resistor film tipis, dan foil resistor, memberikan pelanggan dengan solusi dengan persyaratan kinerja yang berbeda dan anggaran yang berbeda.
Tabel 1 secara singkat merangkum kelebihan dan kekurangan dari berbagai teknologi resistor, efek termal, tegangan mekanik, dan karakteristik listrik.
Stres, apakah mekanik atau termal, menyebabkan perubahan sifat listrik resistor. Jika resistor mengubah bentuk, panjang, konfigurasi, atau struktur molekul karena tegangan, sifat listrik resistor juga akan berubah.
Ketika arus mengalir melalui elemen resistor, ia menghasilkan pemanasan diri sendiri, dan perubahan suhu menyebabkan bahan berkembang atau berkontraksi secara mekanis. Elemen resistor yang ideal memiliki kemampuan untuk secara otomatis menyeimbangkan fenomena ini. Sistem peningkatan stabilitas dapat mempertahankan integritas sifat fisik elemen resistor melalui proses pembuatan dan menghilangkan kebutuhan untuk mengkompensasi pemanasan dan tekanan diri selama penggunaan resistor.
Kami akan membandingkan karakteristik teknologi resistor yang berbeda dan membahas penggunaan masing -masing jenis resistor di sirkuit presisi.
Resistor foil
Paduan resistor foil khusus (nikel/kromium dan aditif) terikat pada matriks keramik khusus dengan resistensi terkontrol untuk menyeimbangkan tegangan yang disebabkan oleh panas dan tegangan mekanik. Pola jalur resistor adalah laser terukir ke dalam paduan resistor foil. Proses ini secara unik menggabungkan karakteristik penting dari penyimpangan suhu rendah, stabilitas jangka panjang, non-induktif, tidak sensitif terhadap listrik statis, kapasitansi rendah, stabilitas termal cepat, dan kebisingan rendah dalam teknologi resistor tunggal.
Fitur -fitur ini membawa stabilitas tinggi dan keandalan ke sistem sirkuit. Tidak ada kompromi antara akurasi resistor, stabilitas dan kecepatan respons dipertimbangkan. Untuk mendapatkan nilai resistansi yang tepat, foil logam logam bulk logam seimbang dan secara selektif menghilangkan strip pendek internal. Saat berhadapan dengan persyaratan resistensi yang tinggi, area tersebut secara selektif memotong peningkatan resistensi yang diketahui untuk meningkatkan nilai resistensi dalam langkah -langkah kecil.
Koefisien suhu standar ± 1 ppm/ derajat 0 derajat ke + 60 derajat (0. 05 ppm/ derajat z-foil), diperoleh dari paduan resistor foil dan matriks seimbang stres termal dan mekanis yang dikombinasikan dengan (Tabel 1).

Desain jalur resistor paralel dalam bidang foil logam mengurangi induktansi, dengan induktansi maksimum {{0}}. 08 μH. Kapasitansi maksimum adalah 0,5 pf. Waktu respons resistor 1- kΩ kurang dari 1 ns hingga 100 MHz. Waktu naik ditentukan oleh nilai resistor, tetapi nilai yang lebih tinggi atau lebih rendah hanya sedikit lebih lambat dari nilai menengah. Tidak ada dering yang sangat penting di sirkuit switching berkecepatan tinggi, seperti konverter sinyal.
Resistansi DC dari 1- kΩ foil logam curah dapat dibandingkan dengan resistansi AC pada 100 MHz menggunakan rumus berikut:
AC Resistance/DC Resistance=1. 001
Foil Resistor Technologies menghasilkan resistor dengan spesifikasi khusus yang sebelumnya tidak tersedia dan diinginkan. Ini termasuk penyimpangan suhu {{0}}. 2 ppm/ derajat, akurasi serendah ± 0. 001 %, 1000- jam stabilitas umur beban ± 0,005 % (50 ppm), dan ketahanan statis setidaknya 25 kV.
Seberapa baik produk yang baik benar -benar dibutuhkan?
Tentu saja, tidak setiap desain insinyur sirkuit membutuhkan kinerja tinggi secara keseluruhan. Dalam banyak aplikasi, resistor kinerja rendah akan cukup, sehingga jawabannya terbagi dalam empat kategori.
1. Resistor foil logam dapat meningkatkan kinerja keseluruhan perangkat.
2. Satu atau lebih resistor foil logam dapat mencapai kinerja terbaik dari suatu perangkat.
3. Resistor foil logam dapat meningkatkan pengembangan teknologi sirkuit dan meningkatkan banyak sifat yang menguntungkan dari resistor presisi.
4. Jelas berencana menggunakan resistor presisi untuk pertimbangan jangka panjang (misalnya: resistor foil logam lebih hemat biaya daripada menambahkan perangkat mahal untuk meningkatkan kinerja sirkuit sedikit untuk mempertahankan akurasi sirkuit).
Dalam kategori kedua, misalnya, parameter tunggal harus ditimbang terhadap ekonomi desain secara keseluruhan. Menggunakan resistor kinerja yang lebih tinggi dapat menghemat biaya karena sirkuit kompensasi dapat dikurangi (dan biaya komponen terkait dan instalasinya disimpan). Meningkatkan ketepatan resistor lebih hemat biaya daripada meningkatkan perangkat, karena meningkatkan perangkat untuk meningkatkan beberapa kinerja lebih mahal daripada resistor presisi.
Resistor Wirewound Precision
Resistor Wirewound umumnya dibagi menjadi resistor power wirewound dan resistor wirewound presisi. Power Wirewound Resistors akan sangat berubah selama penggunaan dan tidak dapat digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kinerja resistor presisi. Oleh karena itu, kami tidak akan membahas resistor power wirewound.
Selama proses pembuatan resistor Wirewound, permukaan bagian dalam kawat resistor (sisi dekat dengan kerangka isolasi) diperas, dan permukaan luarnya mengalami ketegangan. Deformasi permanen terjadi.
Deformasi yang disebabkan oleh proses ini dan selama anil selanjutnya dari kawat adalah buatan, yang bertentangan dengan deformasi elastis atau reversibel. Deformasi mekanis permanen yang tidak dapat diprediksi menyebabkan perubahan acak pada sifat listrik dan resistansi kawat. Hasilnya adalah berbagai parameter kinerja.
Resistor Wirewound terbuat dari luka kawat pada kerangka isolasi. Kabel dengan diameter dan panjang yang berbeda memberikan ketahanan dan karakteristik yang dapat diprediksi. Resistor Wirewound Precision memiliki sifat antistatik yang lebih baik dan noise yang lebih rendah daripada film tipis dan resistor film tebal. Resistor Wirewound juga memiliki penyimpangan suhu yang lebih rendah dan stabilitas yang lebih baik.
Resistor Wirewound dapat memiliki akurasi awal ± 0. 005 %. Drift suhu bisa serendah 3 ppm/ derajat khas; tetapi untuk resistor resistensi wirewound yang rendah umumnya 15 ppm/ derajat hingga 25 ppm/ derajat. Kebisingan termal rendah, dan melesat melesat di luar kisaran suhu operasi juga dapat mencapai ± 2 ppm/ derajat. Seharusnya jelas bahwa resistor wirewound tidak memiliki produk kemasan SMD (SMD tidak dicetak, dan beberapa resistor pemasangan pemasangan permukaan yang dicetak bukan resistor SMD), sehingga resistor wirewound tidak dapat digunakan dalam situasi di mana berat dan volume resistor diperlukan.
Namun, karena struktur belitan resistor wirewound, resistor wirewound bersifat induktif, dan belitan serupa menghasilkan kapasitansi. Teknologi belitan khusus dapat digunakan untuk mengurangi induktansi untuk meningkatkan waktu respons selama penggunaan resistor. Karena desain induktif dan kapasitif yang melekat, resistor wirewound tidak memiliki karakteristik frekuensi tinggi yang baik. Terutama dalam aplikasi di atas 50kHz. Karena faktor induktansi dan harga, resistor wirewound presisi saat ini berada di ambang dihilangkan.
Resistor film tipis
Resistor film tipis dibuat dengan menguapkan bahan film dengan resistivitas tertentu dari 50 hingga 250 angstrom tebal ke substrat keramik menggunakan metode yang mirip dengan penguapan [1 Angstrom (a)=10 nanometer]. Resistor film tipis dapat menghasilkan nilai resistansi yang lebih tinggi di area tertentu daripada resistor wirewound dan resistor foil dan lebih murah. Ini membuat resistor film tipis menjadi pilihan yang lebih ekonomis dalam aplikasi di mana resistor resistensi tinggi presisi menengah diperlukan dan efisiensi ruang dipertimbangkan.
Resistor film tipis sensitif terhadap suhu. Ketebalan film yang sesuai dapat dipilih untuk menghasilkan berbagai nilai resistensi, tetapi film tertentu hanya dapat menghasilkan resistor dengan rentang resistensi tertentu. Oleh karena itu, film dengan berbagai ketebalan digunakan untuk menghasilkan resistor dengan berbagai rentang resistensi.
Stabilitas film dipengaruhi oleh peningkatan suhu. Proses perubahan stabilitas penuaan film tergantung pada ketebalan film untuk mencapai nilai resistensi yang ditentukan, sehingga rentang resistensi terus berubah. Penuaan kimia/mekanik juga mencakup oksidasi paduan resistor yang disebabkan oleh kenaikan suhu.
Penyimpangan suhu film dengan ketebalan yang sesuai juga dapat memiliki efek buruk pada nilai resistansi. Resistor film tipis resistansi tinggi memiliki tingkat kerusakan yang lebih besar. Karena semakin tipis filmnya, semakin rentan terhadap oksidasi. Karena resistor film tipis sangat tipis, mereka mudah dipengaruhi oleh listrik statis.
Selain itu, karena bagian elemen logam sangat kecil, resistor film tipis juga sangat rentan terhadap korosi yang disebabkan oleh kelembaban. Ketika uap air melewati paket resistor, itu membawa kotoran dan mengembangkan korosi kimia, menyebabkan film resistor gagal dalam beberapa jam karena menerapkan beban tegangan rendah DC.
Melalui deposisi film multi-layer jangka panjang, penyesuaian resistensi presisi tinggi dan pasca-skrining, resistor film tipis presisi terbaik juga dapat mencapai penyimpangan suhu ± 2ppm/ derajat dan akurasi ± 0. 01%, serta stabilitas jangka panjang yang baik. Namun, kekuatannya tidak tinggi, bagian resistensi rendah memiliki kinerja yang buruk, tidak anti-statis, koefisien daya buruk, sulit untuk memenuhi pasokan batch kecil, dan konsistensi berbagai batch tidak baik.
Resistor film tebal
Dalam diskusi sebelumnya, kami menjelaskan bahwa resistor Wirewound tidak dapat digunakan dalam aplikasi chip karena ukuran, pengemasan, dan berat. Dalam aplikasi yang kurang tepat daripada resistor Wirewound, resistor film tebal lebih umum digunakan karena resistor film tebal memiliki nilai resistansi yang lebih padat (resistansi tinggi/ukuran kecil) dan lebih murah.
Resistor film tebal memiliki respons frekuensi yang lebih cepat, mirip dengan resistor film tipis dan foil resistor, tetapi di antara berbagai teknologi resistor, resistor film tebal adalah yang paling berisik. Ketika digunakan dalam aplikasi yang kurang tepat, resistor film tebal akan dibahas dan banyak digunakan dalam berbagai jenis sirkuit, termasuk bagian yang kurang tepat dari sirkuit presisi tinggi.
Film tebal bergantung pada kontak partikel-ke-partikel pada matriks kaca untuk membentuk jalur resistensi. Titik kontak ini membentuk seluruh resistensi. Namun, partikel -partikel ini diblokir oleh tegangan termal selama penggunaan resistor. Karena mereka memiliki banyak jalur paralel, jalur resistensi tidak akan rusak. Namun, nilai resistansi akan meningkat dari waktu ke waktu dan ketika suhu naik. Oleh karena itu, resistor film tebal tidak stabil seperti teknologi resistor lainnya.
Struktur partikel juga berarti bahwa resistor film tebal memiliki koefisien kebisingan yang tinggi, karena agregasi dan pelepasan pergerakan elektron resistor melalui struktur ini menghasilkan kebisingan yang relatif besar. Untuk resistor ukuran yang diberikan, semakin tinggi nilai resistansi dan semakin rendah kandungan logam, semakin besar noise dan semakin tidak stabil. Struktur kaca resistor film tebal membentuk mantel pelindung seperti kaca untuk melindungi resistor selama pemrosesan, yang juga membuat resistor film tebal lebih tahan terhadap kelembaban daripada resistor film tipis.
Melalui peningkatan terus menerus dari pasta resistor film tebal, teknologi resistor film tebal yang paling tepat telah mampu mencapai penyimpangan suhu ± 5ppm/ derajat, dan bahkan dengan menggunakan beberapa chip resistor film tebal yang dapat saling mengimbangi, pada akhirnya dapat mencapai penyimpangan suhu ± 2ppm/ derajat. Akurasi tertinggi juga dapat mencapai ± 0. 01%. Resistor film tebal presisi adalah teknologi utama dalam aplikasi tegangan tinggi, resistensi tinggi, dan presisi tinggi. Kerugian dari resistor film tebal adalah sulit untuk mencapai presisi tinggi dan penyimpangan suhu rendah pada bagian resistansi rendah, indeks kebisingan tidak baik, dan stabilitas jangka panjang umumnya lebih buruk daripada resistor presisi lainnya.