薄膜電阻與厚膜電阻有何差異?本文一次給你講透!
發布時間:2023-02-16 來源:DigiKey 責任編輯:wenwei
【導讀】薄bo膜mo電dian阻zu與yu厚hou膜mo電dian阻zu的de共gong同tong特te征zheng在zai於yu,通tong過guo在zai耐nai熱re基ji板ban的de表biao麵mian,塗tu覆fu一yi層ceng薄bo膜mo狀zhuang的de電dian阻zu材cai料liao而er形xing成cheng的de電dian阻zu元yuan件jian。薄bo膜mo與yu厚hou膜mo最zui直zhi觀guan的de差cha異yi就jiu是shi這zhe層ceng“膜”(導電層)的厚度。厚膜電阻膜的厚度可以是薄膜電阻的上千倍。
但是單單理解到 “膜”(導電層)的厚度的差異,在我們在設計電路以及選擇電阻時,依舊不知道該怎麼下手。今天就從三個方麵:精度與功率、電流噪聲、溫度係數,來把薄膜電阻&厚膜電阻的差異給講透。
精度與功率上的差異
概括來說:
● 薄膜,主要針對精度而設計。
● 厚膜,主要針對功率而設計。
圖1:薄膜電阻與厚膜電阻,在半透明外殼下呈現的圖案
薄(bo)膜(mo)電(dian)阻(zu)是(shi)用(yong)真(zhen)空(kong)法(fa)澱(dian)積(ji)導(dao)電(dian)層(ceng),稱(cheng)為(wei)濺(jian)鍍(du)。這(zhe)在(zai)陶(tao)瓷(ci)基(ji)板(ban)上(shang)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)薄(bo)而(er)均(jun)勻(yun)的(de)層(ceng),隻(zhi)有(you)幾(ji)微(wei)米(mi)厚(hou)。然(ran)後(hou),該(gai)層(ceng)將(jiang)經(jing)曆(li)光(guang)刻(ke)或(huo)激(ji)光(guang)蝕(shi)刻(ke)的(de)過(guo)程(cheng)。這(zhe)決(jue)定(ding)了(le)電(dian)阻(zu)值(zhi)的(de)精(jing)確(que)度(du),容(rong)差(cha)極(ji)為(wei)精(jing)細(xi),可(ke)低(di)至(zhi)0.01%。這樣的精度才使薄膜電阻如此有用。
厚hou膜mo電dian阻zu的de導dao電dian層ceng以yi漿jiang的de形xing式shi印yin製zhi在zai陶tao瓷ci基ji板ban上shang。其qi厚hou度du可ke以yi是shi薄bo膜mo電dian阻zu導dao電dian層ceng的de上shang千qian倍bei。這zhe樣yang的de厚hou度du在zai處chu理li高gao功gong率lv應ying用yong時shi具ju有you性xing能neng優you勢shi,而er且qie製zhi造zao成cheng本ben也ye明ming顯xian低di於yu薄bo膜mo電dian阻zu。然ran而er,它ta在zai功gong率lv方fang麵mian的de優you勢shi卻que也ye使shi得de其qi可ke預yu測ce性xing和he精jing確que性xing降jiang低di,容rong差cha可ke能neng高gao達da 5%。
然後隨著薄膜電阻的發展,現在薄膜電阻與厚膜電阻功率上的差距,越來越小,這折射出薄膜電阻的性能改進。
舉個例子:TE的RN73係列的0805型電阻,根據數據手冊,其額定功率為 0.1W(RN73係列數據手冊)。
TE的新款RP73P係列的0805型電阻,根據數據手冊,其額定功率可以達到0.25WC RP73P 係列數據手冊)。
電流噪聲上的差異
電流噪聲是我們不希望的寬頻譜信號,可以疊加在任何有用的信號上,包括DC直流信號。與其他無源元件一樣,電阻也是不同程度的噪聲源,具體取決於電阻值、溫度、施加電壓和電阻類型。
概括來說:薄膜電阻比厚膜電阻在電流噪聲上更有優勢。
01 薄膜電阻與厚膜電阻的電流噪聲比較
下麵我們以Yageo RC電阻舉例,從微觀結構角度上,更好的說明了薄膜電阻與厚膜電阻,在電流噪聲上的區別。
圖2:薄膜電阻和厚膜電阻結構的差異(圖片來源:Yageo)
duiyubomodianzu,rushangtusuoshi,congbomodianzudedianzucengdeweiguanjiegoulaikan,zhiyoujinshukeliduidiezaiyiqixingchengjingxidejinshumo。dangdianzizaidaodianjinshucengzhongyidongshi,tamenkeyicongyigehuoduogedaodianjinggezhuanyidaolingyigejingge,bingzaimeiyourenhezuaideqingkuangxiaxingchengdianliu,zheyouzhuyufangzhizaoshengchansheng。
對(dui)於(yu)厚(hou)膜(mo)電(dian)阻(zu),如(ru)上(shang)圖(tu)所(suo)示(shi),電(dian)阻(zu)層(ceng)的(de)材(cai)料(liao)由(you)金(jin)屬(shu)和(he)玻(bo)璃(li)材(cai)料(liao)製(zhi)成(cheng)。玻(bo)璃(li)材(cai)料(liao)是(shi)不(bu)導(dao)電(dian)的(de),所(suo)以(yi)電(dian)子(zi)不(bu)能(neng)穿(chuan)過(guo)玻(bo)璃(li)顆(ke)粒(li)。電(dian)流(liu)的(de)方(fang)向(xiang)因(yin)這(zhe)些(xie)玻(bo)璃(li)顆(ke)粒(li)而(er)改(gai)變(bian),並(bing)成(cheng)為(wei)電(dian)流(liu)噪(zao)聲(sheng)的(de)來(lai)源(yuan)。
02 薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲測量結果
下圖是薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲測量結果(數據來源於Yageo)。在不同頻率的噪聲水平下,薄膜電阻比厚膜電阻有更低的電流噪聲。
圖3:薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲差異(圖片來源:Yageo)
對於一些音頻放大電路,薄膜電阻的低電流噪聲特性是的一個比較理想的方案,因為這類電路需要較低的失真,才能達到較高的音質。
更多內容請參考:Vishay:高端音頻應用選擇電阻
小貼士:不同電阻的成分差異
碳tan膜mo電dian阻zu的de尺chi寸cun通tong常chang較jiao大da,功gong率lv較jiao小xiao,公gong差cha較jiao大da,溫wen度du係xi數shu也ye大da,另ling外wai在zai高gao溫wen下xia會hui產chan生sheng噪zao音yin。從cong好hao的de方fang麵mian來lai說shuo,它ta們men比bi大da多duo數shu電dian阻zu便bian宜yi,而er且qie通tong常chang在zai更geng高gao的de頻pin率lv下xia表biao現xian得de很hen好hao。
陶瓷電阻具有較高的溫度係數,中等工作溫度範圍,通常比大多數電阻昂貴。
金屬元素電阻常用於電流傳感中。它們精度高,阻值和公差都比較低。
金屬薄膜電阻具有良好的溫度穩定性,低噪音,阻值範圍寬、公差小。
金屬氧化物薄膜電阻跟金屬薄膜電阻非常相似,但它們能更有效地承受浪湧電流,並承受更高的溫度等級。
厚膜電阻具有噪聲、浪湧容限低、溫度穩定性好、額定電壓高的特點。它們具有多種阻值。
薄膜電阻具有低噪聲、高壽命穩定性、低溫度係數和高阻值等特點。
繞線電阻適用於大功率、大電流應用場合。另一方麵,它們噪音高,電阻值低。無感選項也可用。
如果您正在尋找最廣泛的阻值範圍,厚膜或薄膜電阻將是您的最佳選擇。如果是高功率應用場景,薄膜和厚膜電阻值得考慮。
更多與小貼士相關的內容,可參見:電阻的成分差異
溫度係數TCR上的差異
與任何電路一樣,電阻的特性也會隨溫度而變化,因此溫度的任何變化均會影響性能。所有電阻均會將不需要的電能轉化為熱量;所有電阻也都具有電阻溫度係數 (TCR),用來描述電阻如何隨溫度的變化而變化。
01 什麼是溫度係數TCR?
電阻的溫度係數,闡述了觀察到的阻值如何隨電阻溫度的變化而變化。溫度係數通常以ppm(百萬分之一)每攝氏度為單位給出,與使用%/°C的(de)單(dan)位(wei)相(xiang)比(bi),這(zhe)節(jie)省(sheng)了(le)大(da)量(liang)小(xiao)數(shu)點(dian)後(hou)的(de)零(ling)。數(shu)值(zhi)可(ke)能(neng)是(shi)正(zheng)的(de),也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)負(fu)的(de),分(fen)別(bie)表(biao)示(shi)與(yu)溫(wen)度(du)的(de)正(zheng)相(xiang)關(guan)或(huo)負(fu)相(xiang)關(guan)。這(zhe)是(shi)一(yi)個(ge)總(zong)結(jie)數(shu)字(zi),通(tong)常(chang)以(yi)範(fan)圍(wei)或(huo)限(xian)製(zhi)最(zui)大(da)值(zhi)的(de)形(xing)式(shi)給(gei)出(chu),而(er)實(shi)際(ji)電(dian)阻(zu)阻(zu)值(zhi)不(bu)一(yi)定(ding)會(hui)線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)。
計算公式:
t1= +25 °C或特定室溫
t2= –55 °C 或 +125 °C測試問題
R1=參考溫度下的阻值
R2=測試溫度下的阻值
概括來說:薄膜比厚膜電阻在溫度係數TCR上更有優勢。
02 薄膜電阻與厚膜電阻溫度係數TCR比較
薄(bo)膜(mo)工(gong)藝(yi)製(zhi)造(zao)的(de)元(yuan)件(jian)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)穩(wen)定(ding)的(de)電(dian)阻(zu),電(dian)阻(zu)隨(sui)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)很(hen)小(xiao)。與(yu)厚(hou)膜(mo)電(dian)阻(zu)的(de)印(yin)刷(shua)工(gong)藝(yi)相(xiang)比(bi),通(tong)過(guo)濺(jian)鍍(du)的(de)金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)層(ceng)允(yun)許(xu)薄(bo)膜(mo)電(dian)阻(zu)具(ju)有(you)低(di)TCR。
此外,由於薄膜電阻層和厚膜電阻層的成分之間的固有差異,薄膜電阻的電流噪聲也低於厚膜電阻。
我們以Yageo的RT係列薄膜電阻以及RC係列厚膜電阻舉例:
● RC0805,厚膜,0805,TCR的範圍±100ppm/℃到±300ppm/℃(RC0805數據手冊)。
● RT0805,薄膜,0805,TCR的範圍±5ppm/℃到±50ppm/℃(RT0805數據手冊)。
圖5 :Yageo薄膜電阻與厚膜電阻的TCR比較(圖片來源:Yageo)
更多內容請參考:Yageo:高精度薄膜電阻在低電流噪聲中的應用
Digi-Key薄膜&厚膜電阻產品
Digi-Key網wang站zhan有you不bu同tong品pin牌pai的de薄bo膜mo電dian阻zu與yu厚hou膜mo電dian阻zu,提ti供gong豐feng富fu的de參can數shu篩shai選xuan項xiang,如ru成cheng分fen,溫wen度du係xi數shu等deng各ge種zhong參can數shu。工gong程cheng師shi可ke以yi根gen據ju應ying用yong要yao求qiu和he參can數shu來lai挑tiao選xuan合he適shi的de電dian阻zu。詳xiang情qing可ke參can見jianDigi-Key表麵安裝電阻。
圖6:Digi-Key網站提供豐富的參數篩選項
本文小結
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