Aukšto tikslumo rezistorių atlikimas ir taikymas

Naujų technologijų kūrimas ir naudojimas rezistorių pramonėje smarkiai sumažino rezistorių dydį. Nauji rinkos reikalavimai taip pat paskatino elektroninių komponentų gamintojus kurti produktus, kurių našumas ir stabilumas yra geresnis. Kai įvairių tipų tikslūs rezistoriai tampa vis labiau paplitę, tikslūs rezistoriai tapo svarbesni. Pagrindiniai tikslaus rezistorių parametrai yra temperatūros koeficientas (TCR), galios koeficientas (PGR), ilgalaikis stabilumas, antistatinis gebėjimas (ESD), šiluminė elektromotyvo jėga (EMF), triukšmas ir kt.
Bendras sistemos veikimo tobulinimas pasiekiamas per kiekvieną elektroninį komponentą arba posistemį. Bendrą našumą lemia silpniausia grandinės sistemos jungtis. Kiekvienas komponentas suteikia tam tikrų veiklos apribojimų bendrai grandinės sistemai. Visų pirma, trumpalaikė perkrova, ilgalaikis stabilumas, dažnio atsakas ir triukšmas. Diskretinio rezistorių pramonėje yra keturios populiarios rezistorių technologijos, vielos rezistoriai, storos plėvelės rezistoriai, ploni plėvelės rezistoriai ir folijos rezistoriai, teikiantys klientams sprendimus skirtingais našumo reikalavimais ir skirtingais biudžetais.
1 lentelėje trumpai apibendrinti įvairių rezistorių technologijų, šiluminio poveikio, mechaninio įtempio ir elektrinių charakteristikų pranašumai ir trūkumai.
Stresas, tiek mechaninis, tiek šiluminis, sukelia rezistorių elektrinių savybių pokyčius. Jei rezistorius keičia formą, ilgį, konfigūraciją ar molekulinę struktūrą dėl streso, taip pat pasikeis rezistoriaus elektrinės savybės.
Kai srovė teka per rezistoriaus elementą, jis sukuria savaiminį šildymą ir dėl temperatūros pokyčių medžiaga plečiasi arba susitraukia mechaniškai. Idealus rezistoriaus elementas turi galimybę automatiškai subalansuoti šiuos reiškinius. Stabilumo stiprinimo sistema gali išlaikyti rezistoriaus elemento fizinių savybių vientisumą per gamybos procesą ir pašalinti poreikį kompensuoti savarankiškumą ir stresą naudojant rezistorių.
Palyginsime skirtingų rezistorių technologijų charakteristikas ir aptarsime kiekvieno tipo rezistoriaus naudojimą tiksliose grandinėse.
Folijos rezistoriai
Specialūs folijos rezistoriaus lydiniai (nikelis/chromas ir priedai) yra sujungti su specialia keramine matrica, turinčia kontroliuojamą atsparumą, kad būtų subalansuoti šilumos ir mechaninio įtempio sukeltos įtempiai. Rezistoriaus kelio modelis yra lazeriu, išgraviruotas į folijos rezistoriaus lydinį. Šis procesas vienareikšmiškai sujungia svarbias žemos temperatūros dreifo savybes, ilgalaikį stabilumą, ne indukcinį, nejautrų statinei elektrai, mažą talpą, greitą šiluminį stabilumą ir mažą triukšmą viename rezistoriaus technologijoje.
Šios savybės suteikia didelį stabilumą ir patikimumą grandinės sistemai. Nagrinėjama jokio kompromiso tarp rezistoriaus tikslumo, stabilumo ir atsako greičio. Norint gauti tikslias atsparumo vertes, birių metalinių folijos metalinių folijų folija yra subalansuota ir selektyviai pašalina vidines trumpalaikių juostų. Kalbant apie didelio pasipriešinimo reikalavimus, sritis selektyviai supjaustoma žinomais pasipriešinimo žingsniais, kad padidintų pasipriešinimo vertę mažais etapais.
Standartinis temperatūros koeficientas ± 1 ppm/ laipsnis 0 laipsnis + 60 laipsnis (0. 05 ppm/ laipsnio z-folija), gauta iš folijos rezistoriaus lydinio ir šiluminio ir mechaninio streso subalansuotos matricos, sujungtos su (1 lentelė).

Paralelinio rezistoriaus kelio konstrukcija metalinėje folijos plokštumoje sumažina induktyvumą, o maksimalus induktyvumas yra {{0}}}. 08 μH. Maksimali talpa yra 0,5 pf. 1- kΩ rezistoriaus atsako laikas yra mažesnis nei 1 ns iki 100 MHz. Pakilimo laikas nustatomas pagal rezistoriaus vertę, tačiau aukštesnės ar mažesnės vertės yra tik šiek tiek lėtesnės nei tarpinės vertės. Joks skambėjimas nėra ypač svarbus greitųjų perjungimo grandinėse, tokiose kaip signalo keitikliai.
A 1- kΩ birių metalinių folijų atsparumą DC galima palyginti su jo atsparumu kintamajam kintamosios srovės, esant 100 MHz dažniui, naudojant šią formulę:
Kintamos atsparumo/DC varža=1. 001
Folijos rezistoriaus technologijos sukuria rezistorius, turinčius specialias specifikacijas, kurios anksčiau nebuvo prieinamos ir pageidautinos. Tai apima {{{0}}}.
Ar iš tikrųjų reikia gero produkto?
Žinoma, ne kiekvienam „Circuit Engineer“ projektavimui reikalingas bendras aukštas našumas. Daugelyje programų pakaks mažesnio našumo rezistorių, taigi atsakymai skirstomi į keturias kategorijas.
1. Metalo folijos rezistoriai gali pagerinti bendrą įrenginio našumą.
2. Vienas ar daugiau metalinių folijos rezistorių gali pasiekti geriausią įrenginio našumą.
3. Metalo folijos rezistoriai gali pagerinti grandinės technologijos vystymąsi ir pagerinti daugybę palankių tikslių rezistorių savybių.
4. Aišku, planuokite naudoti tikslus rezistorius ilgalaikiams svarstymams (pavyzdžiui: metalo folijos rezistoriai yra ekonomiškesni, nei pridedant brangius įrenginius, kad būtų galima šiek tiek pagerinti grandinės našumą, kad būtų išlaikytas grandinės tikslumas).
Pavyzdžiui, antroje kategorijoje turi būti pasvertas vienas parametras, atsižvelgiant į bendrą projektavimo ekonomiką. Naudojant didesnį našumo rezistorių, galite sutaupyti išlaidų, nes kompensavimo grandinę galima sumažinti (o susijusių komponentų ir jų diegimo išlaidos yra išsaugotos). Patobulinti rezistoriaus tikslumą yra ekonomiškesnis nei prietaiso tobulinimas, nes prietaiso pagerinimas tam tikram našumui pagerinti yra brangesnis nei tikslūs rezistoriai.
Tikslūs vielos vyrui rezistoriai
Vielingi rezistoriai paprastai yra suskirstyti į galios laidų rezistorius ir tikslus vielos vėliavos rezistorius. Galios laidų rezistoriai labai pasikeis naudojimo metu ir jie negali būti naudojami programose, kurioms reikalingas tikslus rezistorių našumas. Todėl mes neaptarsime galios laidų rezistorių.
Gamybos metu vielų virimo rezistoriai, vidinis rezistoriaus vielos paviršius (šonas, arti izoliuojančio skeleto) yra suspaustas, o jo išorinis paviršius yra įtemptas. Atsiranda nuolatinė deformacija.
Deformacija, kurią sukelia šis procesas, ir vėlesnio laido atkaitinimo metu yra dirbtinė, o ne elastinė ar grįžtama deformacija. Nenuspėjama nuolatinė mechaninė deformacija sukelia atsitiktinius elektrinių savybių pokyčius ir vielos atsparumą. Rezultatas yra platus našumo parametrų spektras.
Vieliniai rezistoriai yra pagaminti iš vielos žaizdos ant izoliacinio skeleto. Skirtingo skersmens ir ilgio laidai suteikia nuspėjamą atsparumą ir charakteristikas. Tikslūs vielų virimo rezistoriai turi geresnių antistatinių savybių ir mažesnį triukšmą nei plonos plėvelės ir storos plėvelės rezistoriai. Viešų virimo rezistoriai taip pat turi mažesnį temperatūros dreifą ir geresnį stabilumą.
Vielinių virimo rezistorių pradinis tikslumas gali būti ± 0. 005 %. Temperatūros dreifas gali būti net 3 ppm/ laipsnis; Tačiau mažo atsparumo laidų rezistoriams jis paprastai yra nuo 15 ppm/ laipsnio iki 25 ppm/ laipsnio. Šiluminis triukšmas yra žemas, o stebėjimo temperatūros dreifas už darbo temperatūros diapazono ribų taip pat gali pasiekti ± 2 ppm/ laipsnį. Turėtų būti aišku, kad vielos vyrui rezistoriai neturi SMD pakavimo produktų (SMD nėra suformuotas, o kai kurie suformuoti paviršiaus montuojami vieliniai rezistoriai nėra SMD rezistoriai), todėl vielos rezistoriai negali būti naudojami tais atvejais, kai reikalingas rezistoriaus svoris ir tūris.
Tačiau dėl vielos rezistorių apvijos struktūros vieliniai rezistoriai yra indukciniai, o panašios apvijos sukelia talpą. Speciali apvijos technologija gali būti naudojama siekiant sumažinti induktyvumą, siekiant pagerinti reagavimo laiką naudojant rezistorių. Dėl būdingo indukcinio ir talpinio dizaino „Wirewound“ rezistoriai neturi gerų aukšto dažnio charakteristikų. Ypač programose, viršijančiose 50 kHz. Dėl induktyvumo ir kainų veiksnių tikslūs laidų rezistoriai šiuo metu yra ant slenksčio.
Ploni plėvelės rezistoriai
Ploni plėvelės rezistoriai gaminami išgarinant plėvelės medžiagą, kurios tam tikra varža nuo 50 iki 250 Angstromų storio ant keraminio substrato, naudojant metodą, panašų į išgarinimą [1 Angstrom (A)=10 nanometrai]. Ploni plėvelės rezistoriai tam tikroje srityje gali sukelti didesnę varžos vertę nei vielinių virimo rezistoriai ir folijos rezistoriai ir yra pigesni. Dėl to ploni plėvelės rezistoriai tampa ekonomiškesniu pasirinkimu, kai reikia vidutinio tikslumo didelio atspaudo rezistorių ir atsižvelgiama į erdvės efektyvumą.
Ploni plėvelės rezistoriai yra jautrūs temperatūrai. Tinkamas plėvelės storis gali būti pasirinktas norint sukurti įvairias varžos vertes, tačiau tam tikra plėvelė gali sukelti tik tam tikrą pasipriešinimo diapazoną rezistoriai. Todėl įvairių storių plėvelės naudojamos rezistoriams, turinčioms įvairius atsparumo diapazonus, gaminti.
Filmo stabilumui įtakos turi temperatūros padidėjimas. Filmo senėjimo stabilumo pokyčių procesas priklauso nuo plėvelės storio, kad būtų pasiekta nurodyta pasipriešinimo vertė, todėl pasipriešinimo diapazonas nuolat keičiasi. Cheminis/mechaninis senėjimas taip pat apima rezistoriaus lydinio, kurį sukelia temperatūros padidėjimas, oksidacija.
Tinkamo storio plėvelės temperatūra taip pat gali turėti neigiamos įtakos varžos vertei. Didelio atsparumo ploni plėvelės rezistoriai pablogėja. Nes kuo plonesnė plėvelė, tuo jautresnė oksidacija. Kadangi ploni plėvelės rezistoriai yra labai ploni, juos lengvai veikia statinė elektra.
Be to, kadangi metalo elemento dalis yra labai maža, ploni plėvelės rezistoriai taip pat labai jautrūs korozijai, kurią sukelia drėgmė. Kai vandens garai praeina per rezistoriaus paketą, jis atneša priemaišų ir sukuria cheminę koroziją, todėl rezistoriaus plėvelė sugenda per kelias valandas nuo DC žemos įtampos apkrovos.
Dėl ilgalaikio daugiasluoksnio plėvelės nusėdimo, didelio tikslumo atsparumo reguliavimo ir po ekranizacijos, geriausi tikslūs ploni plėvelės rezistoriai taip pat gali pasiekti ± 2pm/ laipsnio temperatūros dreifą ir ± 0. 01%, taip pat gero ilgalaikio stabilumo tikslumą. Tačiau galia nėra didelė, mažo pasipriešinimo dalis turi prastą našumą, ji nėra antistatinė, galios koeficientas yra prastas, sunku patenkinti mažą partijos tiekimą, o skirtingų partijų nuoseklumas nėra geras.
Stori plėvelės rezistoriai
Ankstesnėje diskusijoje paaiškinome, kad vielinių rezistorių rezistoriai negali būti naudojami lustų programose dėl dydžio, pakuotės ir svorio. Mažiau tiksliuose naudojimuose nei vielos varžai, storio plėvelės rezistoriai dažniau naudojami, nes storų plėvelės rezistoriai turi tankesnes atsparumo vertes (didelis atsparumas/mažas dydis) ir yra pigesni.
Stori plėvelės rezistoriai turi greitesnį dažnio atsaką, panašiai kaip ploni plėvelės rezistoriai ir folijos rezistoriai, tačiau tarp įvairių rezistorių technologijų storos plėvelės rezistoriai yra triukšmingiausi. Kai jie bus naudojami mažiau tiksliose programose, bus aptarti stori plėvelės rezistoriai ir plačiai naudojami įvairių tipų grandinėse, įskaitant mažiau tikslias aukšto tikslumo grandinių dalis.
Stora plėvelė priklauso nuo dalelių iki dalelių kontakto su stiklo matrica, kad sudarytų pasipriešinimo kelią. Šie kontaktiniai taškai sudaro visą pasipriešinimą. Tačiau šias daleles užblokuoja šiluminis įtempis naudojant rezistorių. Kadangi jie turi daug lygiagrečių kelių, pasipriešinimo kelias nebus nutrauktas. Tačiau atsparumo vertė laikui bėgant padidės ir kylant temperatūrai. Todėl storos plėvelės rezistoriai nėra tokie stabilūs kaip kitos rezistoriaus technologijos.
Dalelių struktūra taip pat reiškia, kad storų plėvelės rezistoriai turi aukštą triukšmo koeficientą, nes per šią struktūrą rezistoriaus elektronų agregacija ir išsiskyrimo judėjimas sukelia palyginti didelį triukšmą. Kuo tam tikro dydžio rezistoriui, kuo didesnė pasipriešinimo vertė ir kuo mažesnis metalo kiekis, tuo didesnis triukšmas ir jo mažiau stabilus. Stiklinės plėvelės rezistorių stiklo struktūra sudaro stiklinį panašų apsauginį sluoksnį, kad apdorojimo metu apsaugo rezistorių, todėl storų plėvelės rezistoriai taip pat atsparliau drėgmei nei ploni plėvelės rezistoriai.
Nuolat tobulinant storų plėvelės rezistorių pastas, tiksliausia storos plėvelės rezistoriaus technologija sugebėjo pasiekti ± 5ppm/ laipsnio temperatūros dreifą ir net naudodama kelis storus plėvelės rezistoriaus drožles, kurios gali kompensuoti vienas kitam, jis ilgainiui gali pasiekti ± 2pm/ laipsnio temperatūros dreifą. Didžiausias jo tikslumas taip pat gali pasiekti ± 0. 01%. Tikslūs stori plėvelės rezistoriai yra pagrindinė aukštos įtampos, didelio atsparumo ir aukšto tikslumo pritaikymo technologija. Storų plėvelės rezistorių trūkumas yra tas, kad sunku pasiekti aukštą tikslumą ir žemos temperatūros dreifą mažo pasipriešinimo dalyje, triukšmo indeksas nėra geras, o ilgalaikis stabilumas paprastai yra blogesnis nei kiti tikslūs rezistoriai.