Ytelse og anvendelse av høye presisjonsmotstander

Utviklingen og bruken av nye teknologier i motstandsindustrien har ført til en kraftig reduksjon i størrelsen på motstander. Nye markedskrav har også drevet elektroniske komponentprodusenter til å utvikle produkter med bedre ytelse og stabilitet. Etter hvert som bruken av forskjellige typer presisjonsmotstander blir mer og mer utbredt, har ytelsen til presisjonsmotstander blitt viktigere. Hovedparametrene for presisjonsmotstander inkluderer temperaturkoeffisient (TCR), kraftkoeffisient (PCR), langsiktig stabilitet, antistatisk evne (ESD), termisk elektromotorisk kraft (EMF), støy, etc.
Forbedringen av den generelle ytelsen til systemet oppnås gjennom hver elektroniske komponent eller delsystem. Den samlede ytelsen bestemmes av den svakeste koblingen i kretssystemet. Hver komponent bringer noen ytelsesbegrensninger til det generelle kretssystemet. Spesielt kortsiktig overbelastning, langsiktig stabilitet, frekvensrespons og støy. I den diskrete motstandsindustrien er det fire populære motstandsteknologier, trådmotstander, tykke filmmotstander, tynnfilmmotstander og foliemotstander, og gir kundene løsninger med forskjellige ytelseskrav og forskjellige budsjetter.
Tabell 1 oppsummerer kort fordeler og ulemper ved forskjellige motstandsteknologier, termiske effekter, mekanisk stress og elektriske egenskaper.
Stress, enten det er mekanisk eller termisk, forårsaker endringer i motstandens elektriske egenskaper. Hvis motstanden endrer form, lengde, konfigurasjon eller molekylstruktur på grunn av stress, vil også motstandens elektriske egenskaper endre seg.
Når strømmen strømmer gjennom motstandselementet, genererer det selvoppvarming, og endringer i temperaturen får materialet til å utvide eller trekke seg mekanisk. Det ideelle motstandselementet har evnen til automatisk å balansere disse fenomenene. Stabilitetsforbedringssystemet kan opprettholde integriteten til de fysiske egenskapene til motstandselementet gjennom produksjonsprosessen og eliminere behovet for å kompensere for selvoppvarming og stress under bruk av motstanden.
Vi vil sammenligne egenskapene til forskjellige motstandsteknologier og diskutere bruken av hver type motstand i presisjonskretser.
Foliemotstander
Spesielle foliemotstandlegeringer (nikkel/krom og tilsetningsstoffer) er bundet til en spesiell keramisk matrise med kontrollert motstand mot å balansere spenningene forårsaket av varme og mekanisk stress. Motstandstiemønsteret er laser etset i foliemotstandslegeringen. Denne prosessen kombinerer unikt de viktige egenskapene til lav temperatur, langsiktig stabilitet, ikke-induktiv, ufølsom for statisk elektrisitet, lav kapasitans, rask termisk stabilitet og lav støy i en enkelt motstandsteknologi.
Disse funksjonene gir høy stabilitet og pålitelighet for kretssystemet. Ingen kompromisser mellom motstandsnøyaktighet, stabilitet og responshastighet vurderes. For å oppnå presise motstandsverdier, er bulk metallfolie metallfolie balansert og eliminerer selektivt indre kortslutningsstrimler. Når du arbeider med kravene til høye motstandskrav, kuttes området selektivt i kjente motstandsinntrengninger for å øke motstandsverdien i små trinn.
Standard temperaturkoeffisient ± 1 ppm/ grad 0 grad til + 60 grad (0. 05 ppm/ grad Z-folie), oppnådd fra foliemotstanden og tabell 1).

Den parallelle motstandsdesignet i metallfolieplanet reduserer induktansen, med en maksimal induktans på {{0}}. 08 μh. Maksimal kapasitans er 0,5 pf. Responstiden for en 1- kω motstand er mindre enn 1 ns opp til 100 MHz. Stigningstid bestemmes av motstandsverdien, men høyere eller lavere verdier er bare litt tregere enn mellomverdier. Ingen ringing er spesielt viktig i høyhastighetsbryterkretser, for eksempel signalomformere.
DC -motstanden til en 1- kω bulk metallfolie kan sammenlignes med dens vekselstrømresistens ved 100 MHz ved bruk av følgende formel:
AC -motstand/DC -motstand=1. 001
Foliemotstandsteknologier produserer motstander med spesielle spesifikasjoner som tidligere ikke var tilgjengelige og ønskelige. Disse inkluderer temperaturdrift på {{0}}. 2 ppm/ grad, nøyaktighet så lav som ± 0. 001 %, 1000- times last levetid på ± 0,005 % (50 ppm) og statisk motstand på minst 25 kV.
Hvor bra trenger et godt produkt virkelig å være?
Selvfølgelig krever ikke alle kretsingeniør -design samlet høy ytelse. I mange applikasjoner vil motstand med lavere ytelse være tilstrekkelig, så svarene faller inn i fire kategorier.
1. Metallfoliemotstander kan forbedre den generelle ytelsen til en enhet.
2. En eller flere metallfoliemotstander kan oppnå den beste ytelsen til en enhet.
3. Metallfoliemotstander kan forbedre utviklingen av kretsteknologi og forbedre mange gunstige egenskaper til presisjonsmotstander.
4. Planlegg klart å bruke presisjonsmotstander for langsiktige hensyn (for eksempel: Metallfoliemotstander er mer kostnadseffektive enn å legge til dyre enheter for å forbedre kretsytelsen litt for å opprettholde kretsnøyaktighet).
I den andre kategorien, for eksempel, må en enkelt parameter veies mot den samlede designøkonomien. Å bruke en høyere ytelsesmotstand kan spare kostnader fordi kompensasjonskretsen kan reduseres (og kostnadene for relaterte komponenter og deres installasjon er lagret). Å forbedre motstandens presisjon er mer kostnadseffektiv enn å forbedre enheten, fordi det er dyrere å forbedre enheten for å forbedre noen ytelser enn presisjonsmotstander.
Presisjonstrådmotstander
Wirewound -motstander er vanligvis delt inn i strømtrådmotstander og presisjonstrådmotstander. Strømtrådmotstander vil endre seg sterkt under bruk og kan ikke brukes i applikasjoner som krever presisjonsytelse av motstander. Derfor vil vi ikke diskutere strømtrådmotstander.
Under produksjonsprosessen med wirewound -motstander blir den indre overflaten av motstandstråden (siden nær det isolerende skjelettet) presset, og den ytre overflaten blir utsatt for spenning. Permanent deformasjon oppstår.
Deformasjon forårsaket av denne prosessen og under påfølgende annealing av ledningen er kunstig, i motsetning til elastisk eller reversibel deformasjon. Uforutsigbar permanent mekanisk deformasjon forårsaker tilfeldige endringer i ledningens elektriske egenskaper og motstand. Resultatet er et bredt spekter av ytelsesparametere.
Wirewound -motstander er laget av trådsår på et isolerende skjelett. Ledninger med forskjellige diametre og lengder gir forutsigbar motstand og egenskaper. Presisjonstrådmotstander har bedre antistatiske egenskaper og lavere støy enn tynn film og tykke filmmotstander. Wirewound -motstander har også lavere temperaturdrift og bedre stabilitet.
Wirewound -motstander kan ha en innledende nøyaktighet på ± 0. 005 %. Temperaturdrift kan være så lav som 3 ppm/ grad typisk; Men for lav motstand er wirewound -motstander generelt 15 ppm/ grad til 25 ppm/ grad. Termisk støy er lav, og sporingstemperaturen utenfor driftstemperaturområdet kan også nå ± 2 ppm/ grad. Det skal være klart at wirewound -motstander ikke har SMD -emballasjeprodukter (SMD er ikke støpt, og noen støpte overflatemonterte trådmotstander er ikke SMD -motstander), så trådmotstander kan ikke brukes i situasjoner der motstandens vekt og volum og volum.
På grunn av den svingete strukturen til trådmotstander, er imidlertid wirewound -motstander induktive, og lignende viklinger gir kapasitans. Spesiell viklingsteknologi kan brukes til å redusere induktansen for å forbedre responstiden under bruken av motstanden. På grunn av den iboende induktive og kapasitive utformingen, har ikke trådmotstander gode høyfrekvente egenskaper. Spesielt i applikasjoner over 50 kHz. På grunn av induktans- og prisfaktorer er for øyeblikket presisjonsstrålemotstander på grensen til å bli eliminert.
Tynne filmmotstander
Tynne filmmotstander lages ved å fordampe et filmmateriale med en viss resistivitet på 50 til 250 angstroms tykt på et keramisk underlag ved bruk av en metode som ligner på fordampning [1 angstrom (a)=10 nanometre]. Tynne filmmotstander kan produsere høyere motstandsverdier i et gitt område enn trådmotstander og foliemotstander og er billigere. Dette gjør tynne filmmotstander til et mer økonomisk valg i applikasjoner der middels presisjon høyresistensmotstander er nødvendig og romeffektiviteten vurderes.
Tynne filmmotstander er følsomme for temperaturen. Den passende tykkelsen på filmen kan velges for å produsere en rekke motstandsverdier, men en spesifikk film kan bare produsere motstander med et visst motstandsområde. Derfor brukes filmer med forskjellige tykkelser for å produsere motstander med forskjellige motstandsområder.
Stabiliteten til filmen påvirkes av temperaturøkningen. Endringsprosessen for den aldrende stabiliteten til filmen avhenger av tykkelsen på filmen for å oppnå den spesifiserte motstandsverdien, slik at motstandsområdet endres kontinuerlig. Kjemisk/mekanisk aldring inkluderer også oksidasjon av motstandslegeringen forårsaket av temperaturøkning.
Temperaturdriften til filmen av passende tykkelse kan også ha en negativ innvirkning på motstandsverdien. Tynnfilmmotstander med høy motstand har en større forverringshastighet. Fordi jo tynnere filmen, desto mer utsatt er det å oksidasjon. Fordi tynne filmmotstander er veldig tynne, påvirkes de lett av statisk elektrisitet.
I tillegg, fordi metallelementet er veldig liten, er tynnfilmmotstander også veldig utsatt for korrosjon forårsaket av fuktighet. Når vanndamp passerer gjennom motstandspakken, bringer den urenheter og utvikler kjemisk korrosjon, noe som får motstandsfilmen til å mislykkes i løpet av noen timer etter påføring av en likespenningsbelastning.
Gjennom langsiktig flerlagsfilmavsetning, justering med høy presisjonsmotstand og etter skjerming, kan de beste presisjonens tynne filmmotstander også oppnå en temperaturdrift på ± 2PPM/ grad og en nøyaktighet på ± 0. 01%, samt god langsiktig stabilitet. Kraften er imidlertid ikke høy, den lave motstandsdelen har dårlig ytelse, den er ikke antistatisk, kraftkoeffisienten er dårlig, det er vanskelig å møte den lille batchforsyningen, og konsistensen av forskjellige partier er ikke god.
Tykke filmmotstander
I forrige diskusjon forklarte vi at trådmotstander ikke kan brukes i chip -applikasjoner på grunn av størrelse, emballasje og vekt. I mindre presise anvendelser enn trådmotstander, brukes tykke filmmotstander mer ofte fordi tykke filmmotstander har tettere motstandsverdier (høy motstand/liten størrelse) og er billigere.
Tykke filmmotstander har raskere frekvensrespons, i likhet med tynne filmmotstander og foliemotstander, men blant forskjellige motstandsteknologier er tykke filmmotstander de støyende. Når de brukes i mindre presise bruksområder, vil tykke filmmotstander bli diskutert og mye brukt i forskjellige typer kretsløp, inkludert mindre presise deler av høye presisjonskretser.
Tykk film er avhengig av partikkel-til-partikkel-kontakt på en glassmatrise for å danne en motstandsbane. Disse kontaktpunktene danner hele motstanden. Imidlertid er disse partiklene blokkert av termisk stress under bruk av motstanden. Fordi de har mange parallelle stier, vil motstandsveien ikke bli ødelagt. Motstandsverdien vil imidlertid øke over tid og når temperaturen stiger. Derfor er tykke filmmotstander ikke så stabile som andre motstandsteknologier.
Partikkelstrukturen betyr også at tykke filmmotstander har en høy støykoeffisient, fordi aggregering og frigjøring av bevegelsen av motstandselektronene gjennom denne strukturen genererer relativt stor støy. For en gitt størrelsesmotstand, jo høyere motstandsverdi og lavere metallinnholdet, desto større er støyen og desto mindre stabile er den. Glassstrukturen til tykke filmmotstander danner en glasslignende beskyttende belegg for å beskytte motstanden under prosessering, noe som også gjør tykke filmmotstander mer motstandsdyktige mot fuktighet enn tynnfilmmotstander.
Gjennom kontinuerlig forbedring av tykk filmmotstandspastaer, har den mest presise tykke filmmotstandsteknologien vært i stand til å oppnå en temperaturdrift på ± 5 ppm/ grad, og til og med ved å bruke flere tykke filmmotstandsbrikker som kan kompensere for hverandre, kan den til slutt nå en temperaturdrift på ± 2 ppm/ grad. Den høyeste nøyaktigheten kan også nå ± 0. 01%. Presisjonstykke filmmotstander er mainstream-teknologien i høyspenning, høye motstand og høye presisjonsapplikasjoner. Ulempen med tykke filmmotstander er at det er vanskelig å oppnå høy presisjon og lavtemperaturdrift i den lave motstandsdelen, støyindeksen er ikke god, og den langsiktige stabiliteten er generelt verre enn andre presisjonsmotstander.