薄膜精密電阻的核心性能很大程度上取決于其電阻體材料的選擇?其主要電阻材料包括以下幾種,每種都有其獨(dú)特的優(yōu)勢和適用場景:
- 鎳鉻合金:
最常見的選擇? 通常指鎳鉻二元合金(NiCr,如Ni80Cr20)或在此基礎(chǔ)上添加其他元素(如鋁?硅?銅)的改良合金(如鎳鉻鋁硅合金 NiCrAlSi)?
優(yōu)點(diǎn): 電阻率高?電阻溫度系數(shù)(TCR)可做得非常低(低至±5 ppm/°C甚至更低)?長期穩(wěn)定性好?噪聲低?
應(yīng)用: 是絕大多數(shù)通用和高精度薄膜電阻的首選材料,覆蓋了廣泛的阻值范圍?
- 鉭氮化物:
重要的替代材料? 通常指氮化鉭(TaN)或鉭鋁氮(TaAlN)等?
優(yōu)點(diǎn): 具有極佳的長期穩(wěn)定性和可靠性,抗氧化和耐環(huán)境性能優(yōu)于鎳鉻,電阻率較高,適合制作中高阻值電阻?某些配方的TCR也能做到很低?
應(yīng)用: 常用于對長期穩(wěn)定性和可靠性要求極高的場合,如航空航天?醫(yī)療設(shè)備?高可靠性儀器儀表?也是精密薄膜電阻網(wǎng)絡(luò)和芯片電阻的常用材料?
- 硅鉻:
用于高阻值需求? 主要是非晶態(tài)鉻硅化合物(CrSi)?
優(yōu)點(diǎn): 電阻率非常高,適合制作兆歐級(MΩ)的高阻值精密薄膜電阻?
缺點(diǎn): 相較于鎳鉻和鉭氮化物,其TCR通常稍高,噪聲也可能略大?
應(yīng)用: 主要用于需要高阻值的精密電阻場合?
除了核心電阻材料,薄膜精密電阻的結(jié)構(gòu)還包括:
基板: 通常采用高純度?高絕緣性?高熱導(dǎo)率的氧化鋁陶瓷(Al?O?)?它為電阻薄膜提供支撐和散熱路徑?少數(shù)特殊應(yīng)用可能使用硅基板或玻璃基板?
薄膜厚度: 這是“薄膜”的關(guān)鍵特征,通常在幾十納米到幾百納米之間(遠(yuǎn)低于厚膜電阻的幾微米到幾十微米)?極薄的厚度是實現(xiàn)高精度?低TCR和良好穩(wěn)定性的工藝基礎(chǔ)?
保護(hù)層: 電阻薄膜上需要覆蓋保護(hù)層(如玻璃釉/玻璃釉料或特殊環(huán)氧樹脂),以防止氧化?吸潮和機(jī)械損傷,這對保證長期穩(wěn)定性至關(guān)重要?
端電極: 通常由多層金屬構(gòu)成(如內(nèi)層鎳鉻?中間鎳層?外層錫或錫鉛/無鉛焊料),確保與電阻薄膜的良好歐姆接觸和可焊性?
薄膜精密電阻的核心電阻材料主要是鎳鉻合金及其改良型(應(yīng)用最廣泛?綜合性能好)和鉭氮化物(高可靠性首選)?硅鉻則主要用于需要高阻值的場合?這些薄膜被精密沉積在氧化鋁陶瓷基板上,其極薄的厚度(納米級)和覆蓋的保護(hù)層共同構(gòu)成了實現(xiàn)高精度?低溫度系數(shù)和優(yōu)異穩(wěn)定性的關(guān)鍵?材料的選擇最終取決于對電阻值范圍?溫度系數(shù)?長期穩(wěn)定性?噪聲?功率密度以及成本等因素的具體要求?
