精密薄膜电阻器的优势及缺点

薄膜材料和沉积技术的进步为市场提供了价格合理的精密电阻器，并允许它们在广泛的应用和最终产品中使用。更具体地说，独特的材料和设计使精密片式电阻器具有更高的额定功率、更低的容差和 TCR 值，以及耐湿/湿性——所有这些都没有使用会增加成本的贵金属。此外，这些具有成本效益的片式电阻器是 100% 无铅且符合 RoHS 标准且无豁免。使用精密薄膜电阻器有明显的优点和缺点。重要的是要了解这些优点和缺点，以便为给定的应用或要求选择正确的精密电阻器。

优势

精密薄膜电阻器在过去 10 年中取得了长足的进步。0.1% 容差和 25-ppm TCR 电阻器在过去被认为是高精度、昂贵且在任何地方的货架上都很难找到，现在在库存中很常见。需要注意的是，E96 电阻值是所有制造商中最流行和最常见的。如果可能，工程师应将他们的精密设计重点放在 E96 系列值上。这样做，他们将有更好的机会为原型或生产构建找到零件。虽然大多数薄膜电阻器系列都有 E192 值，但这些值很少有库存，可能没有标记，并且可能需要更高的最小订购量。

与标准厚膜芯片相比，精密薄膜电阻器的整体电气性能提升非常显着(见表 1)。除了在容差和 TCR 方面可能出现的明显改进之外，根据行业标准测试所测得的性能特征显示了精密薄膜芯片令人印象深刻的能力。

表 1：精密薄膜电阻器与标准厚膜芯片。

测试	精密薄膜性能	典型的厚膜性能
短时过载	±0.05%	±2%
负载寿命	±0.05%	±3%
偏差湿度	±0.05%	±3%
耐焊锡热	±0.05%	±1%

薄膜技术的最新进展

现在允许生产公差低至 0.01% 和 TCR 低至 1 ppm 的表面贴装片式电阻器。虽然这一性能仍落后于块状金属箔技术，但差距正在缩小。此外，最高精度薄膜片式电阻器与可比较的大块金属箔电阻器之间的成本差异要小一个数量级以上。现在，具有极高精度要求的设计工程师拥有了过去不存在的价格合理的选择。例如，Stackpole 的 RNCF 系列提供各种尺寸和电阻值，公差低至 0.01%，TCR 低至 1 ppm/°C。

缺点

薄膜技术有两个主要缺点。由于该技术中存在少量电阻材料，因此薄膜电阻元件的脉冲处理受到限制。对于当今市场上最丰富的薄膜电阻器镍铬合金薄膜电阻元件，存在湿气腐蚀导致电阻偏移并最终导致开路故障的可能性。

薄膜电阻器的脉冲处理与厚膜片式电阻器相当，脉冲持续时间为 1 秒或更长。这是由于与厚膜相比，薄膜元件的相对密度更高。然而，对于较短的脉冲持续时间，能量处理量会显着降低。例如，对于 0.1 ms 的脉冲持续时间，厚膜芯片脉冲处理与薄膜芯片脉冲处理之间的差异大约是一个数量级。然而，精密薄膜电阻器最常用于精密应用、测量或监控以及高精度控制。这些应用程序通常需要很少或不需要脉冲处理。如果存在脉冲条件，则可以将其他脉冲限制电阻器与薄膜电阻器一起使用，以限制其暴露于脉冲能量中。

湿气腐蚀是标准镍铬薄膜芯片失效的潜在原因。水分会导致薄膜元件中的金属氧化，使其不导电，最终导致正电阻偏移和开路故障。幸运的是，有几种方法可以解决这个问题。例如，Stackpole 的 RNCS 系列是一种专有的钝化镍铬薄膜技术，可提供保护电阻元件的防潮屏障。在 3,000 小时的偏置湿度测试中，钝化镍铬薄膜技术显示出非常小的电阻偏移。对于需要最高耐湿腐蚀性的应用，可以使用氮化钽技术。

总结

设计工程师现在拥有一种薄膜 SMD 替代方案，它提供了广泛的电阻和尺寸范围，公差低至 ±0.01%，TCR 低至 1 ppm/°C。薄膜电阻器采用新材料和创新设计，可在降低成本的同时提供对恶劣环境条件(如湿气和湿气)的固有抵抗力。薄膜 SMD 电阻器旨在满足需要精确性能的广泛应用的要求，提供坚固耐用和长寿命的性能而不会降低性能。

审核编辑：汤梓红