有关电阻的小知识

作者:AirCity 2020.2.8
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1 电阻符号

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2 电阻分类

下图基本概括了常见电阻类型,基带工程师最常用的就是厚膜电阻,材料一般是金属或合金。
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2.1 薄膜与厚膜

薄膜电阻和厚膜电阻是市场上最常见的电阻类型,他们都是在陶瓷基底上镀一层电阻率材料,之后在这个电阻层上“刻”出不同的阻值。薄膜电阻的镀层厚度是0.1um,厚膜电阻在数千倍以上,所以有薄厚之分。

薄膜电阻蚀刻电阻层一般用真空蒸发,激光雕刻工艺,厚膜电阻用丝网印刷工艺,两种工艺差别很大。光刻工艺很精准,因此薄膜电阻的精度很高,高达0.01%,而厚膜电阻一般在1%,5%,10%。

电阻层厚度影响温度稳定性TCR,薄膜电阻TCR低(越低越好),厚膜电阻TCR高。如下图:
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薄膜电阻由于电阻层太薄,而且阻值越高越薄,电子越少,使其热噪声很高。而且比较薄的电阻层容易被氧化,不耐湿。厚膜电阻在这点上要优秀一些。

厚膜电阻有一个天生优势,可以做到较大功率,有更大范围的阻值和电流耐受能力。在一些有大电流浪涌的地方,厚膜电阻是比较好的选择。

厚膜电阻出现的较早,它工艺简单,精度差,TCR高,成本低,一般都用在电视机的开关电源电路、音响系统、功率放大电路,消费类电子中。现在的手机中,几乎全部都是厚膜电阻。薄膜电阻工艺复杂,精度好,TCR低,成本高,常被用于电源、电力设备、仪器仪表等产品。

2.2 碳膜与金属膜

一般薄膜工艺电阻的导电材料用碳或者金属。
碳膜电阻,有负的温度系数,土黄色或粉色。金属膜电阻,正的温度系数
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碳膜电阻它的生产成本相对比较低,而且制作起来也是比较容易的,所及价格就比较便宜;碳膜电阻的体积较大,可靠性比较高。
金属膜电阻它的体积比较小,噪声小,TCR非常低,稳定性也很好;但是由于生产成本比较高,所以市场价格也高。目前VISHAY在金属膜电阻工艺上,非常领先。比如MELF系列,MCAT系列,可以用在汽车电子和军工领域。

3 关键参数

阻值:不解释
额定功率
电阻的额定功率是指电阻在70℃的环境温度下安全使用的最大允许功率。通常所说的Rated Dismission P70功耗。同一种封装,额定功率是一样的。如下是国巨厚膜贴片电阻的封装和功率对应关系。
01005—1/32W
0201—1/20W
0402—1/16W,1/8W
0603—1/10W,1/5W
0805—1/8W,1/4W
还要注意,功率在高温下是会将低的,如下图:
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精度:
生产制造过程不可能是百分百准确,出厂的电阻值会存在误差。厚生和国巨的厚膜贴片电阻精度档位分别是B—0.1%,D—0.5%,F—1%,G—2%,J—5%
最大过载电压:
通过瞬间大电压的能力。瞬间大电压的时间,各个厂家不同。
0欧姆电阻特性:
阻值小于50mΩ,过流能力如下:

01005 0201 0402 0603 0805
<50mΩ <50mΩ <50mΩ <50mΩ <50mΩ
0.5A 1A 1A 2A 2A

不同类型的电阻参数对比,其中厚膜电阻基带工程师最常用,金属箔电阻用于电量计电路的电流检测。
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电阻阻值标准,有E192,E96,E48等,规定如下,例如表格里面出现了数字127,说明你能买到127Ω,1.27KΩ,12.7KΩ,127KΩ的电阻。
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注意,射频经常用0欧姆电阻,即使是0Ω,它的寄生电容和电感会使其在高频下阻抗发生明显变化,如下图,频率超过1GHz,电阻的阻抗就开始下降了。

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常见的电阻品牌:VISHAY,YAGEO,UNIOHM

上拉电阻的作用与注意事项

  1. OC和OD类型的IO,如I2C,LIN,CAN,SMBUS,必须接一个上拉电阻,否则无法输出高电平。这个上拉电阻一般是2.2K,4.7K或者10K。
  2. 上拉电阻越大,信号的上升时间约大。上拉电阻越小,漏电流越大。要注意平衡。
  3. 上拉电阻可以增加驱动能力,这仅限于芯片内部的上拉配置电阻是几十K,比如高通AP的GPIO上拉配置电阻在50-80K,这种情况下如果要用IO驱动一个需要大电流的器件,最好外部配置一个小的上拉电阻。
  4. 强上拉有助于提高抗干扰能力。
  5. 用作并联匹配,比如DDR的地址·、控制线上拉50欧姆,用作信号匹配,吸收反射。
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