電阻器的種類及其特性問(wèn)答集匯

問(wèn)：我想了解現(xiàn)有電阻器各種類型之間的差別以及在具體應(yīng)用中如何選擇
合適的電阻器?
答：好，讓我首先介紹一下實(shí)驗(yàn)室中常用的分立電阻器或軸向引線電阻器，
然后再對(duì)分立電阻器與薄膜或厚薄電阻網(wǎng)絡(luò)從價(jià)格和性能方面進(jìn)行比較。

軸向引線(Axial Lead)電阻器的類型：
軸向引線電阻器

最常用的類型有三種：合成碳膜電阻器或碳膜電阻器、金屬膜電阻器和線繞電阻器。

·合成碳膜電阻器或碳膜電阻器(統(tǒng)稱碳質(zhì)電阻器)用于初始精度和隨溫度變化的穩(wěn)定性認(rèn)為不重要的普通電路。典型應(yīng)用包括晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路中集電極或發(fā)射極的負(fù)載電阻，充電電容器的放電電阻以及數(shù)字邏輯電路中的上拉電阻或下拉電阻。
碳質(zhì)電阻器按照準(zhǔn)對(duì)數(shù)序列規(guī)定一系列標(biāo)準(zhǔn)電阻值，阻值范圍從1Ω到22MΩ，允許偏差從2%(碳膜電阻器)到5%，甚至高達(dá)20%(合成碳膜電阻器)。額定功率范圍從1/8W到2W，其中功率為1/4W和1/2W，允許偏差為5%和10%的電阻器用得最多。
碳質(zhì)電阻器的溫度系數(shù)很差(典型值為 5，000ppm/°C )。所以當(dāng)溫度變化時(shí)要求阻值幾乎不變的精密應(yīng)用場(chǎng)合，不適合選用這種電阻器，但它們的價(jià)格很便宜，1000只碳質(zhì)電阻器僅3美分(USD0?03)。

·金屬膜電阻器適合用于要求高初始精度、低溫度系數(shù)和低噪聲的精密應(yīng)用場(chǎng)合。金屬膜電阻器通常用真空鍍膜或陰極濺射工藝，將作為電阻材料的某種金屬或合金(例如鎳鉻合金、氧化錫或氮化鉭)淀積在絕緣基體(例如模制酚醛塑料)表面形成薄膜電阻體構(gòu)成的電阻器。
金屬膜電阻器典型應(yīng)用包括電橋電路、RC振蕩器和有源濾波器。金屬膜電阻器的初始精度范圍為0?1%~1?0%，溫度系數(shù)范圍為10~100ppm/°C。阻值范圍為10?0Ω~301kΩ，阻值間隔為2%。

·線繞電阻器非常精密并且穩(wěn)定(0?05%，＜10ppm/°C)，用于要求苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合，例如調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和精密衰減電路。典型阻值范圍為0?1Ω~1?2MΩ。
高頻效應(yīng)：與“理想”的電阻器不同，“實(shí)際”的電阻器像實(shí)際的電容器
一樣也遭受寄生作用。實(shí)際上任何兩端元件，根據(jù)工作頻率都可看作一個(gè)電阻器、電容器、電感器或阻尼振蕩電路，像電阻器的基體材料、長(zhǎng)度與截面比這些因素決定電阻器附加的寄生電感和寄生電容，從而影響電阻器的高頻等效直流阻抗的穩(wěn)定性。
薄膜電阻器通常具有優(yōu)良的高頻響應(yīng)。在100MHz左右，仍能保持其精度。碳質(zhì)電阻器只能用于1MHz左右。線繞電阻器的感抗最高，所以頻率響應(yīng)最差。即使是無(wú)電感的線繞電阻器(順時(shí)針?lè)较蚶@的線圈數(shù)等于逆時(shí)針?lè)较蚶@的線圈數(shù)
，由于工藝仍然存在失配和剩余電感——譯者注)，也具有很高的容抗，當(dāng)工作頻率達(dá)50kHz以上，幾乎不穩(wěn)定。

問(wèn)：溫度效應(yīng)對(duì)電阻器影響如何?我是否總使用溫度系數(shù)(TC)最低的電阻器?
答：沒(méi)有必要，主要根據(jù)應(yīng)用情況而定。
電阻值的匹配和溫度系數(shù)(TC)的跟蹤程度比絕對(duì)精度更重要。

問(wèn)：什么是自熱效應(yīng)：
答：指由自身的熱量造成電阻值的改變，因?yàn)楫?dāng)電阻器功耗增加時(shí)必然引起
電阻器自身溫度的增加。大多數(shù)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說(shuō)明都給出“熱阻”或“熱降”這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，用攝氏度符每瓦(°C/W)單位表示(熱阻定義為電阻器的有效溫度與外部規(guī)定參考點(diǎn)的溫度之差除以器件的穩(wěn)態(tài)散耗功率所得的商)。對(duì)于1/4W 典型尺寸的電阻器，其熱阻大約為125°C/W。
熱電偶效應(yīng)：線繞電阻器還存在其它問(wèn)題。電阻器的繞線和電阻器的引線之間的連接點(diǎn)構(gòu)成一種熱電偶，普通的線繞電阻器由標(biāo)準(zhǔn)180合金?鎳鉻合金連接點(diǎn)產(chǎn)生的熱電勢(shì)為42μV/°C。
如果選用價(jià)格比較貴的電阻器，由銅?鎳合金連接點(diǎn)產(chǎn)生的熱電勢(shì)為2?5μV/°C。用作標(biāo)準(zhǔn)電阻引線的180合金由77%銅和23%鎳組成。這種熱電偶效應(yīng)在交流應(yīng)用中并不重要，因?yàn)樵谙嗤瑴囟认?，電阻器兩端的熱電?shì)可以相互抵消。但是如果由于電阻器的功耗或者由于電阻器的一端靠近熱源致使電阻器的一端溫度比另一端高，從而造成凈熱電勢(shì)產(chǎn)生的直流誤差電壓進(jìn)入電路。對(duì)于普通的線繞電阻器，溫度只要差4°C，就會(huì)產(chǎn)生168μV的直流誤差電壓。對(duì)于滿度10V 16位分辨率系統(tǒng)，這個(gè)數(shù)值大于1LSB。
在安裝線繞電阻器時(shí)設(shè)法使兩引線端溫差最小可以克服上述問(wèn)題。具體做法可以使電阻器的兩條引線長(zhǎng)度相等，使通過(guò)它們的熱導(dǎo)性均衡，也可以使任何氣流(不論是強(qiáng)制或自然對(duì)流)與電阻體相垂直(見(jiàn)圖6)，或者注意使電阻器的引線兩端相對(duì)印制電路板上的任一熱源保持相等的等效熱距離(即接受熱流相等的距離)。

問(wèn)：薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)與厚膜電阻網(wǎng)絡(luò)之間有何差異?電阻器網(wǎng)絡(luò)與分立電阻器相比有何優(yōu)缺點(diǎn)?
答：除了幾乎不用考慮實(shí)際情況的明顯優(yōu)點(diǎn)以外，電阻器網(wǎng)絡(luò)，不論是作為獨(dú)立的整體還是作為單片IC的一部分，經(jīng)過(guò)激光修整后還具有精度高、溫度系數(shù)匹配緊密和溫度特性跟蹤好等優(yōu)點(diǎn)。分立電阻網(wǎng)絡(luò)通常用于精密衰減器和增益
設(shè)置電路。薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)還可用于單片集成電路和混合電路儀表放大器，以及使用R?2R梯形網(wǎng)絡(luò)的CMOS數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
厚膜電阻器是一種價(jià)格最低的電阻器，匹配程度中等(＜0?1%)，但溫度系數(shù)(＞100ppm/°C)和跟蹤性能(＞10ppm/°C)很差。厚膜電阻器是采用絲網(wǎng)印刷或電鍍工藝將電阻性材料淀積在絕緣基體(例如玻璃或陶瓷)上形成的。薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)的價(jià)格適中，而且具有優(yōu)良的匹配性能(0?01%)，以及優(yōu)良的溫度系數(shù)(＜100ppm/°C)和跟蹤性能(＜10ppm/°C)。這些性能都可用激光調(diào)整。薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)是采用汽相淀積法制造的