電阻可靠性相關(guān)參數(shù)

與電阻可靠性相關(guān)的特性有：溫度系數(shù)、額定功率、額定電壓、固有噪聲、 壽命預(yù)估。

一、溫度系數(shù)

電阻溫度系數(shù)（temperature coefficient of resistance 簡(jiǎn)稱TCR）表示電阻當(dāng)溫度改變1度時(shí)，電阻值的相對(duì)變化，單位為ppm/℃（即10E（-6）/℃）。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常采用平均電阻溫度系數(shù)，定義式：TCR（平均）=(R2-R1)/R1（T2-T1）

有負(fù)溫度系數(shù)、正溫度系數(shù)及在某一特定溫度下電阻只會(huì)發(fā)生突變的臨界溫度系數(shù)。

紫銅的電阻溫度系數(shù)為1/234.5℃。

不同類型電阻溫度穩(wěn)定性從優(yōu)到次，依次為： 金屬箔、線繞、金屬膜、金屬氧化膜、碳膜、有機(jī)實(shí)芯。

1。鍍金并不是為了減小電阻，而是因?yàn)榻鸬幕瘜W(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不容易氧化，接頭上鍍金是為了防止接觸不良（不是因?yàn)榻鸬膶?dǎo)電能力比銅好）。

2。眾所周知，銀的電阻率最小，在所有金屬中，它的導(dǎo)電能力是最好的。

3。不要以為鍍金或鍍銀的板子就好，良好的電路設(shè)計(jì)和PCB的設(shè)計(jì)，比鍍金或鍍銀對(duì)電路性能的影響更大。

4。導(dǎo)電能力銀好于銅，銅好于金！ 現(xiàn)在貼上常見(jiàn)金屬的電阻率及其溫度系數(shù)：

物質(zhì) 溫度t/℃ 電阻率 電阻溫度系數(shù)aR/℃-1

二、電阻的額定功率

貼片電阻目前最為常見(jiàn)封裝有10種，同時(shí)也用兩種尺寸代碼來(lái)表示。一種尺寸代碼是由EIA(美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì))代碼，另一種前兩位與后兩位分別表示電阻的長(zhǎng)與寬，以英寸為單位。比如：我們常說(shuō)的0603封裝就是指英制代碼。另一種1608是公制代碼，也由4位數(shù)字表示，其單位為毫米。

貼片電阻封裝表示法以及對(duì)應(yīng)功率客戶經(jīng)常弄錯(cuò)，我們?yōu)榱俗尶蛻舾涌焖俦憬莸牟樵?。為此我們將貼片電阻封裝英制和公制的關(guān)系及詳細(xì)的尺寸和對(duì)應(yīng)功率制定成表格以便查詢。

電阻器降額規(guī)范

穩(wěn)態(tài)功率與瞬態(tài)功率

穩(wěn)態(tài)功率

功率降額是在相應(yīng)的工作溫度下的降額，即是在元件符合曲線所規(guī)定環(huán)境溫度下的功率的進(jìn)一步降額，采用P=V2/R公式進(jìn)行計(jì)算。

為了保證電阻器的正常工作，各種型號(hào)的電阻廠家都通過(guò)試驗(yàn)確定了相應(yīng)的降功率曲線，因此在使用過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照降功率曲線使用電阻器。

當(dāng)環(huán)境溫度定于額定溫度時(shí)（T

P=PR(0.6+(Ts-T)/(Tmax-Ts))

PR是額定功耗；

T是環(huán)境溫度；

Tmax是零功耗時(shí)最高環(huán)境溫度。

瞬態(tài)功耗

不同廠家，電阻脈沖功耗和穩(wěn)態(tài)功率的轉(zhuǎn)換曲線不同，具體應(yīng)用時(shí)，要查詢轉(zhuǎn)換缺陷，將瞬態(tài)功率轉(zhuǎn)換為穩(wěn)態(tài)功率，然后在此基礎(chǔ)上降額。

廠家額定環(huán)境溫度為70℃，低于這個(gè)溫度的時(shí)候，直接按照60%進(jìn)行降額。當(dāng)超過(guò)這個(gè)溫度的時(shí)候，額定曲線是一個(gè)斜線。降額曲線也按照，最大溫度的降額為121℃，然后繪制一條紅色的斜線，按照斜線進(jìn)行降額。

瞬態(tài)降額 只要時(shí)間足夠短，電阻可以承受比額定功率大得多的瞬態(tài)功率。要參考廠家資料中的最高過(guò)負(fù)荷電壓參數(shù)，再在此基礎(chǔ)上降額。

瞬態(tài)功耗，又要按照單脈沖和多脈沖，分別進(jìn)行討論和分析。

單脈沖：

多脈沖：

1、合成型電阻器

1.1 概述

合成型電阻器件體積小，過(guò)負(fù)荷能力強(qiáng)，但它們的阻值穩(wěn)定性差，熱和電流噪聲大，電壓與溫度系數(shù)較大。

合成型電阻器的主要降額參數(shù)是環(huán)境溫度、功率和電壓。

1.2 應(yīng)用指南

a) 合成型電阻為負(fù)溫度和負(fù)電壓系數(shù)，易于燒壞。因此限制其電壓是必須的。

b) 在潮濕環(huán)境下使用的合成型電阻器，不宜過(guò)度降額。否則潮氣不能揮發(fā)將可能使

電阻器變質(zhì)失效。

c) 熱點(diǎn)溫度過(guò)高可能導(dǎo)致合成型電阻器內(nèi)部的電阻材料永久性損傷。

d) 為保證電路長(zhǎng)期工作的可靠性， 電路設(shè)計(jì)應(yīng)允許合成型電阻器有±15%的阻值容差。

1.3 降額準(zhǔn)則

合成型電阻器的降額準(zhǔn)則見(jiàn)下表。

合成型電阻器降額準(zhǔn)則

2、薄膜型電阻器

2.1 概述

薄膜型電阻器按其結(jié)構(gòu)，主要有金屬氧化膜電阻器和金屬膜電阻器兩種。

薄膜型電阻器的高頻特性好，電流噪聲和非線性較小，阻值范圍寬，溫度系數(shù)小，性能穩(wěn)定，是使用最廣泛的一類電阻器。

薄膜型電阻器降額的主要參數(shù)是電壓、功率和環(huán)境溫度。

2.2 應(yīng)用指南

a) 各種金屬氧化膜電阻器在高頻工作情況下， 阻值均會(huì)下降 （見(jiàn)元件相關(guān)詳細(xì)規(guī)范） 。

b) 為保證電路長(zhǎng)期工作的可靠性，設(shè)計(jì)應(yīng)允許薄膜型電阻器有一定的阻值容差，金屬膜電阻器為±2%，金屬氧化膜電阻器為±4%，碳膜電阻器為±15%。

2.3 降額準(zhǔn)則

3、電阻網(wǎng)絡(luò)

3.1 概述

電阻網(wǎng)絡(luò)裝配密度高，各元件間的匹配性能和跟蹤溫度系數(shù)好，對(duì)時(shí)間、溫度的穩(wěn)定性好。

電阻網(wǎng)絡(luò)降額的主要參數(shù)是功率、電壓和環(huán)境溫度。

3.2 應(yīng)用指南

為保證電路長(zhǎng)期工作的可靠性，設(shè)計(jì)中應(yīng)允許電阻網(wǎng)絡(luò)有±2%的阻值容差。

3.3 降額準(zhǔn)則

4、線繞電阻器

4.1 概述

線繞電阻器分精密型與功率型。線繞電阻器具有可靠性高、穩(wěn)定性好、無(wú)非線性，以及電流噪聲、溫度和電壓系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。

線繞電阻器降額的主要參數(shù)是功率、電壓和環(huán)境溫度。

4.2 應(yīng)用指南

a) 在 II 級(jí)降額應(yīng)用條件下，不采用繞線直徑小于 0.025mm 的電阻器。

b) 功率型線繞電阻器可以經(jīng)受比穩(wěn)態(tài)工作電壓高得多的脈沖電壓， 但在使用中應(yīng)作相應(yīng)的降額。見(jiàn)附錄 D（參考件）。

c) 功率型線繞電阻器的額定功率與電阻器底部散熱面積有關(guān)， 在降額設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮此因素。見(jiàn)附錄 E（參考件）。

d) 為保證電路長(zhǎng)期工作的可靠性，設(shè)計(jì)應(yīng)允許線繞電阻器有一定的阻值容差：精密型線繞電阻器為 ±0.4％；功率型線繞電阻器為 ±1.5％。

4.3 降額準(zhǔn)則

5、 熱敏電阻器

5.1 概述

敏電阻器具有很高的電阻—溫度系數(shù)（正或負(fù)的）。

敏電阻器降額的主要參數(shù)是額定功率和環(huán)境溫度。

5.6.5.2 應(yīng)用指南

a) 負(fù)溫度系數(shù)型熱敏電阻器，應(yīng)采用限流電阻器，防止元件熱失控。

b) 任何情況下，即使是短時(shí)間也不允許超過(guò)電阻器額定最大電流和功率。

c) 為保證電路長(zhǎng)期可靠性的工作，設(shè)計(jì)應(yīng)允許熱敏電阻器阻值有±5％的容差。

4.3 降額準(zhǔn)則

三、其他幾個(gè)參數(shù)：

額定電壓：由阻值和額定功率換算出的電壓。

最高工作電壓：允許的最大連續(xù)工作電壓。在低氣壓工作時(shí)，最高工作電壓較低。

老化系數(shù)：電阻器在額定功率長(zhǎng)期負(fù)荷下，阻值相對(duì)變化的百分?jǐn)?shù)，它是表示電阻器壽命長(zhǎng)短的參數(shù)。

電壓系數(shù)：在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)，電壓每變化1伏，電阻器的相對(duì)變化量。

噪聲：產(chǎn)生于電阻器中的一種不規(guī)則的電壓起伏，包括熱噪聲和電流噪聲兩部分，熱噪聲是由于導(dǎo)體內(nèi)部不規(guī)則的電子自由運(yùn)動(dòng)，使導(dǎo)體任意兩點(diǎn)的電壓不規(guī)則變化。

在高于絕對(duì)0°（-273℃或Ok）的任何溫度下，物質(zhì)中的電子都在持續(xù)地?zé)徇\(yùn)動(dòng)。由于其運(yùn)動(dòng)方向是隨機(jī)的，任何短時(shí)電流都不相關(guān)，因此沒(méi)有可檢測(cè)到的電流。但是連續(xù)的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)序列可以導(dǎo)致Johnson噪聲或熱噪聲。電阻熱噪聲的幅度和其阻值有下列關(guān)系；

式中，Vn是噪聲電壓，以V為單位；Kb是玻爾茲曼常數(shù)，1.38×10(-23)J/K；T是溫度，以K為單位；R是電阻，以Ω為單位；B是帶寬，以Hz為單位。

在室溫下，可簡(jiǎn)化為下面的表達(dá)式：

圖所示為電阻在25℃時(shí)，在50Ω終端電阻上產(chǎn)生的熱噪聲功率。

圖 熱噪聲和電阻的關(guān)系及電阻在25℃的熱噪聲

雖然該噪聲電壓和功率很低，如果該電阻在一個(gè)高增益的有源濾波器中，噪聲可能會(huì)很明顯。噪聲與溫度和電阻值平方根成正比。

帶寬越寬，總功率越大，因此即使dBm／Hz的功率幅度看上去很小，但給定帶寬內(nèi)的總功率也會(huì)很高。如果把V噪聲使用終端轉(zhuǎn)換成功率，其中R終端是噪聲終端電阻，然后乘以以Hz為單位的總帶寬，則所得的整個(gè)帶寬上的總噪聲功率對(duì)低噪聲應(yīng)用可能是不可接受的。

四、對(duì)電阻壽命影響的因素1.溫度,溫度過(guò)高可以很快使其燒毀2.環(huán)境的酸堿度,直接腐蝕電阻導(dǎo)致其損壞3.外力,超過(guò)一定的力的限度,電阻就會(huì)斷裂所以要是電阻壽命延長(zhǎng),散熱要好,防止燒毀,環(huán)境要干燥,無(wú)污染物,避免外力作用。

電阻值大的電阻，壽命相對(duì)會(huì)長(zhǎng)

1M歐的電阻阻值很高,在低壓中使用時(shí)由于功率消耗少,工作環(huán)境影響甚微,一般壽命都很長(zhǎng),不需要特別注意（相對(duì)其他如電解電容等元件）。有問(wèn)題大都是在高壓工作時(shí)產(chǎn)生的。高壓工作時(shí),電阻的制造工藝、使用材質(zhì)都有相當(dāng)?shù)囊?要考慮使用功率往往會(huì)用到最大的可能(電阻的安全功率值是實(shí)際工作功率的兩倍以上,有些產(chǎn)品設(shè)計(jì)不當(dāng),往往使用功率和電阻額定功率值過(guò)于接近）；所以溫度的耐受能力是最基本的要求。而瞬間脈沖電壓和涌浪電流也會(huì)對(duì)電阻造成致命的打擊,對(duì)于引腳焊接不良,絕緣制程有瑕疵的產(chǎn)品,不用多久就崩潰燒毀.正確使用的電阻,使用壽命在10萬(wàn)小時(shí)以上不成問(wèn)題。所以像1M歐這樣的高阻值電阻是有區(qū)分高壓和一般用途的.高壓專用的電阻價(jià)格比一般電阻高數(shù)倍,不過(guò)電阻終究是低價(jià)元件,而且在高壓使用的電阻數(shù)量不是很多。對(duì)于高壓大電流的場(chǎng)景，留有足夠的降額設(shè)計(jì)，有效提高電阻的壽命。