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精密电阻分类特性 Classification of Hi-Precision Resistors

时间:2012-10-06  来源:38hot  作者:lymex
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首先,这里所谓精密电阻,系指单个电阻元件。不包含由多个电阻串并联后组成的复合电阻,也不包括标准电阻等成品。

首先,什么是精密电阻?
其实,对于不是搞计量的不需要分的那么清楚,可以大体上认为高精密、高准确、低误差等是一个意思。这样,对于精度不太高的电阻,我们可以不分具体指标,笼统的说某电阻精度是多少。比如0.1%精度的电阻,就是一个综合误差,实际上是说,在常温下(比如10℃-35℃)、1年之内,包括所有的误差,应该仍然能保证电阻在0.1%之内。

但是,当我们要更进一步考察一个电阻的时候,尤其是对于要求较高的地方,必须对指标进行详细的分析。对于“精度”一词,可以分解成分解成三个要素:

1、温度系数。温度变化是电阻的大敌,温度系数一般用ppm/℃表示,即温度变化1度对应电阻变化百万分之几。100ppm/℃就是0.01%/℃。电阻对温度变化的反应,一般是可重复的、可逆的,只要温度不是很极端。例如20度的时候是10.001k,那么当温度变化了再变化回20度,电阻仍然是10.001k。

2、老化。也就是长期稳定性,即不加电在正常环境下保存时电阻的变化情况,Vishay叫Shell life(货架寿命)。一般用ppm/年来表示,也有用%/年来表示的。出厂再怎么准确的电阻,如果老化大,那么很快阻值就变了,也就失去高准确的意义了。老化是不可逆的、不重复的。电阻老化后,一般不会回到原来的数值上了,而且是在不知不觉的过程中就变化了。有温度系数并不可怕,可以创造恒温环境,或者等温度恢复后再测量。但老化就象青春一样,失去不再复得,我们没法让时间不改变。因此对于一般计量来讲,老化指标比温度系数指标更重要。

3、初始调整误差,就是阻值距离标称值相差多少。这个其实不太重要,知道了偏差是多少,只要不变就没关系,测量时可以修正。因此,在本文里没做进一步讨论。


这样,电阻最重要的两个参数,就是老化和温度系数。本文就将把常见的高精度电阻器按照温度系数和老化两个指标做一分类描述。

 
 
常见的精密电阻有三类:金属膜电阻、线绕电阻和块电阻。

1、金属膜电阻是最常见的,但好一些的为精密金属膜电阻,国产标志为RJJ,特点是温度系数不大,阻值比较稳定。但由于金属膜的导电层比较薄,因此相对脆弱一些,密封一般用油漆,容易被潮湿慢慢侵入。另外,螺旋切割的部分都有毛茬,两端的压接部分因温度和焊接,容易造成接触问题而改变阻值。

2、线绕电阻也是很常用的精密电阻,是采用电阻丝(纯金属)进行绕制的。金属具有良好的电阻特性(非常精确的服从欧姆定律),而且电阻丝相对比较粗(与薄膜比)不容易被外界侵蚀。因此,线绕电阻一度是高准确设备的主打电阻,现在用途也非常广泛。采用的电阻丝材料现在有三种:
--康铜,比较古老,耐热但温度系数不太好,与铜的热电动势较高,现在少用。
--锰铜,分好多等级,制作电阻一般用精密锰铜,尽管不很耐热但温度系数比较小,与铜的热电动势小,是广泛采用的线绕电阻材料。
--Evanohm,被翻译成埃佛诺姆,是一种镍铬铝铜合金,也可以简称镍铬电阻合金,温度系数最小,材料比较硬,焊接性能不太好,但比较耐腐蚀。

3、块电阻,也就是金属箔电阻,这种电阻一般做成方块形状因此得名。国外厂家以Vishay为代表,是在陶瓷基片粘上合金电阻层然后无感光刻,不仅采用了镍铬电阻合金材料,而且陶瓷衬底做进一步温度补偿,使得温度系数非常小,很多能做到<1ppm/℃。国产的也有,型号主要为RJ711,相比之下性能差一些。


每一类电阻实际上还可以具体分成小类,根据老化和温度系数,把各类电阻放到图中,形成下面的精密电阻分类特性图,基础数据是基于自己多年的收集、积累、测试整理而成。横轴为温度系数,纵轴为老化率,因此,任何一个电阻都可以在这图有一个位置,越靠近左下角表明电阻越好。
(点击可见大图)

 
 
下面分别对这些典型电阻做一介绍。

1、普通金属膜电阻,体积一般比较小,电阻膜比较薄,温度系数和老化一般,除了高阻(>1M)和低阻抗(<5欧)以外,1%可以保证。

2、绿袍电阻。这是对80年代中后期出现的一种金属膜电阻的称呼,因为外观呈深绿色而得名,见于MF12和MF14万用表中。但根据自己的实测,性能一般,老化、偏差和温度系数都与红袍电阻相差很大。当然,这种叫法也不一定合适,因为很多人后来把老式浅绿的碳膜电阻也叫绿袍。碳膜电阻温度系数很大,即便是RTL的也不行,因此不在这里讨论了。

3、红袍电阻,代号RJJ,高稳定低温度系数精密金属膜,性能很好。经过自己的测试,多年的电阻,老化很少有超过0.5%的,温度系数都在30ppm/℃左右。请注意,红袍电阻还有一种是普通精度的,代号RJ,性能一般,不要与RJJ混为一谈。所谓大红袍,是说体积大,功率一般是2W,至少是1W的才能这样称呼。有些卖家把很小体积的红色金属膜也称为大红袍,甚至连RJJ都不是,难免有JS嫌疑。
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