在電阻行業(yè)內(nèi)新技術(shù)的研發(fā)和使用讓電阻的體積急劇減小，新的市場需求更并推動了電子元件廠商去開發(fā)更理想性能和穩(wěn)定性更好的產(chǎn)品。隨著各類精密電阻的使用越來越廣泛，
精密電阻的性能也變得更加重要。精密電阻的主要參數(shù)溫飄包括溫度系數(shù)(TCR) ，功率系數(shù)（PCR）, 長期穩(wěn)定性,抗靜電能力 (ESD)，熱電勢 (EMF), 噪聲等。
系統(tǒng)整體性能的改進，是通過每一個電子元件或者子系統(tǒng)來實現(xiàn)的，整體性能是由電路系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)決定的。每一個元件都給整體電路系統(tǒng)帶來一些性能上的限制。特別是短時過載，長期穩(wěn)定性，頻率響應(yīng)，噪聲。在分立電阻工業(yè)中，現(xiàn)有四種流行的電阻技術(shù)，
線繞電阻，厚膜電阻，薄膜電阻，和箔電阻，為客戶提供不同性能需求不同預(yù)算的方案。
表1簡短地總結(jié)介紹了各種電阻科技的優(yōu)點和缺點，熱效應(yīng)，機械應(yīng)力，電氣特性。
應(yīng)力，不管是機械應(yīng)力還是熱應(yīng)力，引起電阻電氣性能的改變。 如果由于受到應(yīng)力影響，引起電阻形狀，長度，構(gòu)造，或者分子結(jié)構(gòu)的改變，電阻的電氣性能也會發(fā)生改變。
當(dāng)電流通過電阻元素時，產(chǎn)生自熱，溫度的改變會引起材料產(chǎn)生機械擴張或收縮。 理想的電阻元素具有自動平衡這些現(xiàn)象的能力，穩(wěn)定性增強系統(tǒng)可以通過制造工藝保持電阻元素完整的物理特性，并且可以消除電阻使用過程中自熱和應(yīng)力所需的補償。
我們將比較不同電阻科技的特點, 討論各類電阻在精密電路中的使用情況。
箔電阻
可控制的特殊的箔電阻合金(鎳/鉻和附加劑) 被粘合在特殊的陶瓷基質(zhì)上, 可以平衡由于熱和機械產(chǎn)生的應(yīng)力。 電阻路徑圖案通過激光蝕刻在箔電阻合金上. 這個工藝獨特地整合了低溫飄，長期穩(wěn)定性，無感，對靜電不敏感，低電容，快速熱穩(wěn)定性，和低噪音等重要特性在一個單一的電阻科技中。
這些特點給電路系統(tǒng)帶來高穩(wěn)定性和可靠性，不用再考慮電阻精度，穩(wěn)定性和響應(yīng)速度之間的折中方案，為獲得精密的阻值， Bulk Metal Foil金屬箔片被平衡地且有選擇性地消除內(nèi)部的短路帶。在應(yīng)對高阻需求時，在已知的阻值增額的情況下去有選擇性地切割區(qū)域，逐步小幅增加阻值。
標(biāo)準溫度系數(shù)± 1 ppm/°C 0 °C to + 60 °C (0.05 ppm/°C Z-Foil)， 采集自箔電阻合金和與其結(jié)合的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力平衡的基質(zhì) (表1)。
金屬箔平面中,平行的電阻路徑設(shè)計減小了電感，最大電感值 0.08 μH.最大電容0.5 pF。一個 1-kΩ電阻的響應(yīng)時間小于1 ns 直到 100 MHz。上升時間由阻值決定，但是更高或者更低的阻值只會比中間阻值慢一點， 無振鈴在高速轉(zhuǎn)換的電路中是特別重要的，例如：信號轉(zhuǎn)換器。
1-kΩ Bulk Metal Foil金屬箔直流電阻 與它 100 MHz時的交流電阻比較可以用以下的公式表達：
交流電阻/直流電阻 = 1.001
箔電阻科技生產(chǎn)以前的技術(shù)做不到的和人們期待的特殊規(guī)格的電阻。這些包括溫飄 0.2 ppm/°C , 精度低至 ± 0.001 % , 1000小時負載壽命穩(wěn)定性 ± 0.005 % (50 ppm)，抗靜電至少25 kV。
好的產(chǎn)品到底需要多好的性能?
當(dāng)然,不是每一個工程師設(shè)計的電路都需要整體的高性能。在很多應(yīng)用中，低性能的電阻已經(jīng)可以滿足要求，所以答案分為四類。
1. 金屬箔電阻可以提升設(shè)備的整體性能。
2. 一個或者幾個金屬箔電阻可以使得設(shè)備的某一項性能達到最好。
3. 金屬箔電阻可以提高電路技術(shù)的發(fā)展水平，改進了精密電阻的很多有利性能。
4. 明確計劃使用精密電阻的長遠考慮(例如：金屬箔電阻比額外增加昂貴的裝置去少量提升電路性能以保持電路精度更加節(jié)省成本)。
在第二類中，例如, 單一參數(shù)必須權(quán)衡整體設(shè)計是否經(jīng)濟。使用比較高性能的電阻可以節(jié)省成本，因為可以減少補償電路(并且節(jié)省了相關(guān)元件及其安裝成本)。通過提高電阻精密度比改進裝置更節(jié)省成本，因為改進裝置提高部分性能比起精密電阻花費更多。
精密線繞電阻
線繞電阻一般分為功率線繞電阻和精密線繞電阻。功率線繞電阻在使用期間會有很大改變，不能用于對電阻要求精密性能的應(yīng)用。因此，我們不討論功率線繞電阻。
在線繞電阻的制造工藝過程中，電阻絲的內(nèi)表面 (接近絕緣骨架的那一邊) 受到擠壓, 同時它的外表面受到拉力作用。產(chǎn)生永久變形。
相對于彈性形變或者可逆形變，這種工序引起的形變并且在后續(xù)的電阻絲退火工序中產(chǎn)生的形變是人為的。不可預(yù)測的永久性機械形變，引起電阻絲電氣特性和阻值的隨機改變。結(jié)果是電阻絲有各種各樣的性能參數(shù)。
線繞電阻器是用電阻絲繞在絕緣骨架上構(gòu)成的。不同直徑，不同長度的電阻絲提供預(yù)期阻值和特性。
精密線繞電阻比薄膜電阻和厚膜電阻有更好的抗靜電能力和更低的噪聲。線繞電阻也有更低的溫飄和更好的穩(wěn)定性能。
線繞電阻的初始精度最低可以做到± 0.005 %。 溫飄最小可以做到 3 ppm/°C 典型值; 但是對于低阻值線繞電阻一般在15 ppm/°C 到 25 ppm/°C。熱噪音低, 跟蹤溫飄超出工作溫度范圍也可能達到 ± 2 ppm/°C。要明確的是線繞電阻沒有貼片封裝的產(chǎn)品，（貼片不是模壓，部分模壓的表面貼線繞電阻不屬于貼片電阻），因此線繞電阻不能用在對電阻重量和體積有要求的場合。
不過因為線繞電阻的繞線結(jié)構(gòu)，線繞電阻是有感的，并且相近的繞線產(chǎn)生電容。特殊的繞線科技可能被用于降低電感，以提高電阻使用期間的響應(yīng)時間。由于固有的有感有容設(shè)計，線繞電阻沒有很好的高頻特性。特別是在50KHz以上的應(yīng)用中。由于電感和價格因素，目前精密線繞電阻趨于被淘汰的邊緣。
薄膜電阻
薄膜電阻器是用類蒸發(fā)的方法將一定電阻率50到250埃厚的膜材料蒸鍍于陶瓷基板制成[1埃(A) = 10納米]。薄膜電阻比線繞電阻和箔電阻在給定區(qū)域可以做出更高阻值也更便宜。這使得薄膜電阻在中級精度的高阻值電阻并且考慮空間效率的應(yīng)用中是比較經(jīng)濟的選擇。
薄膜電阻對溫度敏感，可以選擇恰當(dāng)厚度的膜以做出各種阻值，但是特定的膜只能做出一定阻值范圍的電阻。因此各種厚度的膜被用于制作各種阻值范圍的電阻。
薄膜的穩(wěn)定性受到溫度升高的影響。薄膜的老化穩(wěn)定性的變化過程取決于實現(xiàn)規(guī)定阻值的膜的厚度,因此阻值范圍在不斷變化?；瘜W(xué)/機械的老化也包括溫度升高引起電阻合金的氧化。
合適厚度的膜的溫飄也會對阻值產(chǎn)生不利影響。高阻值薄膜電阻有更大的惡化率。因為膜越薄，越容易受到氧化。由于薄膜電阻很薄，很容易受靜電的影響。
此外因為金屬元素部分很小,薄膜電阻也很容易受潮濕引起的腐蝕。當(dāng)水蒸汽通過電阻封裝時，帶來雜質(zhì)，發(fā)展為化學(xué)腐蝕，引起電阻薄膜在加直流低壓負載幾個小時內(nèi)損壞。
通過長時間多層的膜層沉積，高精密的調(diào)阻和后期的篩選，最優(yōu)的精密薄膜電阻也可以達到±2ppm/°C的溫飄和±0.01%的精度，以及很好的長期穩(wěn)定性。但功率做不大，低阻值部分指標(biāo)不好，不抗靜電，功率系數(shù)差，很難滿足小批量的供貨，且不同批次的一致性不好等問題目前仍無法解決。
厚膜電阻
在前面的討論中，我們說明線繞電阻因為尺寸，封裝和重量的因素，不能用于貼片形式的場合。在比線繞電阻不那么精密的應(yīng)用中，厚膜電阻則更常用，因為厚膜電阻阻值更密集， (高阻值/小尺寸) 并且更便宜。
厚膜電阻有更快的頻率響應(yīng)，類似于薄膜電阻和箔電阻，但是在各種電阻科技中，厚膜電阻是噪音最大的。當(dāng)被用于不那么精密的場合，厚膜電阻會被討論并被廣泛使用于各種類型的電路，包括高精密電路中要求不那么精密的部分。
厚膜依賴于玻璃基質(zhì)上微粒對微粒的接觸形成電阻路徑。這些接觸點形成整個阻值 。但是這些微粒在電阻使用過程中會被熱應(yīng)力阻斷。由于它們有很多平行的路徑，電阻路徑不會斷路。但是隨著時間的推移和溫度的升高，阻值會增加。因此，厚膜電阻沒有其他電阻技術(shù)穩(wěn)定。
顆粒構(gòu)造也說明厚膜電阻的噪音系數(shù)高，由于電阻電子的聚合和釋放運動通過這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較大的噪音. 給定尺寸的電阻，阻值越高，金屬成分越低，噪音越大并且越不穩(wěn)定。厚膜電阻的玻璃結(jié)構(gòu)形成一個玻璃狀的保護外套以在加工電阻過程中保護電阻，這也使得厚膜電阻比薄膜電阻具有更好的抗潮濕性能。
通過對厚膜電阻漿料的持續(xù)改進，最精密的厚膜電阻技術(shù)已經(jīng)可以做到±5ppm/°C的溫飄，甚至通過使用多個可以互相補償?shù)暮衲る娮栊酒罱K達到±2ppm/°C的溫飄。其最高精度也可以達到±0.01%。在高壓高阻值高精密的應(yīng)用中精密厚膜電阻是主流的技術(shù)。厚膜電阻的缺點是在低阻值的部分很難做到高精密低溫飄，噪聲指標(biāo)也不好，長期穩(wěn)定性一般都是比其他精密電阻差。
此外，采用高性能的電阻提升設(shè)備的整體性能可以提高設(shè)備的市場認可度，相信這也是毋庸置疑的。無論在任何時候產(chǎn)品的品質(zhì)，客戶的認可都是最好宣傳。
以上技術(shù)信息為世達電子內(nèi)部文件，僅供學(xué)習(xí)和參考，不做為實際生產(chǎn)指導(dǎo)標(biāo)準，敬請留意！
