на 2024/05/15 3,239

Сравнение резисторов из углеродной пленки и металлических пленок - преимущества и недостатки, производительность, структура

В конструкции электронной схемы резисторы являются незаменимыми основными компонентами, среди которых металлические пленочные резисторы и углеродные пленки являются двумя общими типами резисторов.Они различаются по структуре, производственным процессу, производительности и сценариям применения.Металлические пленочные резисторы, обычно представленные символом RJ, используют специальные металлы или сплавы в качестве материалов сопротивления, и образуют пленку для сопротивления на керамическом или стеклянном подложке посредством испарения или распыления вакуума.Этот производственный процесс приводит к металлическим пленким резисторам с превосходными электрическими свойствами, включая лучшую теплостойкость, низкий уровень шума, а также стабильную температуру и коэффициенты напряжения.Напротив, углеродные пленки образуются путем покрытия суспензии, содержащей органические связующие, углеродные чернила, графит и наполнители на изоляционном субстрате, а затем образуют углеродную пленку через реакцию пиролиза в высокотемпературной и вакуумной среде.Хотя углеродные пленки резисторы дешевле в производстве и легче производить массовые производства, их электрические характеристики и стабильность не так хороши, как металлические пленки.В этой статье подробно сравниваются преимущества и недостатки, производственные процессы и применимость этих двух резисторов в различных приложениях, предоставляя читателям всесторонний технический анализ и практическое руководство.

Каталог

1. Что такое металлический пленочный резистор?

Металлические пленочные резисторы, обычно представленные символом RJ, представляют собой резисторы, которые используют специальные металлы или сплавы в качестве материалов сопротивления и образуют пленочный слой сопротивления на керамике или стекле посредством вакуумного испарения или распыления.Во время производственного процесса сплав нагревается в вакууме, заставляя его испаряться и образовывать проводящую металлическую пленку на поверхности фарфорового стержня.Благодаря тому, что он наносит и изменяет толщину металлической пленки, значение сопротивления можно точно управлять.Электрические характеристики этого резистора лучше, чем у резисторов из углеродной пленки, с лучшей термостойкостью, низким потенциалом шума, стабильным температурным коэффициентом и коэффициентом напряжения.Процесс изготовления металлических пленочных резисторов очень гибкий.Значение сопротивления можно отрегулировать, регулируя состав материала, толщину пленки и канавки, создавая тем самым резисторы с превосходной производительностью и широким диапазоном сопротивления.

Основными преимуществами металлических пленочных резисторов включают:

Стоимость относительно низок: производственный процесс зрелый, а затраты на материал контролируют.

Меньше шума: низкий электрический шум, подходящий для высоких применений.

Высокая стабильность: отличная производительность в различных средах, подходящая для долгосрочного использования.

Небольшой размер: легко интегрироваться в небольшие электронные устройства.

Высокая точность: значение сопротивления является точным и может использоваться в конструкции схемы, которая требует высокой точности.

2. Что такое резистор из углеродной пленки?

Углеродные пленки производится путем покрытия суспензии, содержащей органические связующие, углеродные чернила, графит и наполнители на изоляционном субстрате, а затем полимеризуют его путем нагрева.В ходе его производственного процесса газообразные углеводороды разлагаются при высоких температурах и вакууме, а углерод осаждается на фарфоровом стержне или трубке с образованием кристаллической углеродной пленки.Изменив толщину углеродной пленки и длины канавки, могут быть получены различные значения сопротивления.Углеродные пленки имеют более низкую стоимость, но их электрические свойства и стабильность плохие, поэтому они обычно не используются в качестве резисторов общего назначения.Однако из-за простоты создания пленок с высокой резистентностью резисторы из углеродной пленки в основном используются для высоковольтных резисторов, а их применение аналогичны резисторам с высоким напряжением.

Преимущества и недостатки углеродных пленочных резисторов

преимущество

Низкая стоимость: производственный процесс прост, а стоимость материала низкая.

Высокое сопротивление: легко изготавливать пленки с высоким сопротивлением, подходящие для высокого сопротивления и применения высокого напряжения.

Легко в массовой продукции: подходит для крупномасштабных, недорогих потребностей в производстве.

недостаток

Плохое электрическое производительность: не так стабильно и точнее, как металлические пленочные резисторы.

Высокий шум: электрический шум, генерируемый при прохождении тока, является большим и не подходит для применений с высокими конкретными.

Коэффициент высокотемпературы: значение сопротивления сильно изменяется с температурой, что влияет на стабильность в высокотемпературных средах.

3. Углеродные пленочные резисторы против металлической пленки: сравнение бок о бок

Понимание различий между металлической пленкой и резисторами из углеродной пленки помогает выбирать правильный компонент для конкретных применений.Это сравнение фокусируется на ключевых показателях производительности, таких как температурный коэффициент сопротивления (TCR), коэффициент напряжения сопротивления (VCR) и общая стабильность.

Температурный коэффициент сопротивления (TCR)

TCR указывает, как изменяется значение сопротивления с колебаниями температуры.Как правило, сопротивление увеличивается, когда температура повышается и уменьшается при падении.Металлические пленочные резисторы демонстрируют TCR в диапазоне от ± 20 до ± 200 частей на миллион на кельвина (ppm/k), что указывает на незначительные изменения в устойчивости при изменении температуры.Напротив, углеродные пленки имеют TCR от -200 до -1000 ppm/k, что указывает на более значительное колебание сопротивления при изменениях температуры.Это делает металлические пленочные резисторы более надежными для применений, связанных с экстремальными температурами.Более того, они генерируют меньше теплового шума, повышая их пригодность для чувствительных электронных устройств, таких как радиоприемники и радиолокационные системы.

Коэффициент напряжения сопротивления (VCR)

VCR измеряет, как изменяется сопротивление с применением напряжения.Когда напряжение применяется к резистору, обычно сопротивление слегка уменьшается.Металлические пленочные резисторы имеют низкий видеомагнитофон, почти 1 ч/млн, демонстрируя минимальное изменение сопротивления при подверженности напряжению.Резисторы из углерода, однако, имеют более высокий видеомагнитофон -10 ppm/v, что указывает на более заметное изменение сопротивления при применении напряжения.Это свойство делает металлические пленочные резисторы более стабильными и надежными в высоковольтных условиях.

Стабильность

Стабильность имеет решающее значение для резисторов, работающих в разнообразных средах.Металлические пленочные резисторы преуспевают в стабильности, надежно выполняя внешние факторы, такие как радиация, тепло и холод.Это делает их особенно хорошо подходящими для среды высокого спроса.Хотя резисторы из углеродной пленки также обеспечивают приличную стабильность, они не работают так же хорошо, как металлические пленки в аналогичных условиях.

4. Резисторы из углеродной пленки и металлические пленочные резисторы: структурное сравнение

Существуют значительные различия в строительных и производственных процессах углеродной пленки и металлической пленки, причем каждый резистор настроен для конкретных применений на основе его структурных свойств и характеристик производительности.

Производство углеродных пленочных резисторов

Процесс начинается с керамического субстрата, который покрыт смесью углеродных чернил, графита и суспензии связующего.Затем компонент подвергается воздействию высоких температур, вызывая реакцию расщепления.Когда температура увеличивается, углеродное соединение разлагается, оставляя позади слой чистого графита, который кристаллизует и образует прочную углеродную пленку на керамической основе.Этот графитный слой отвечает за способность резистора проводить электричество.Чтобы защитить хрупкую углеродную пленку от тепловых повреждений и факторов окружающей среды, резисторы заключены в защитный пластиковый корпус.Медные отведения прикреплены к обоим концам керамической основы для обеспечения электрических точек соединения.

Производство металлических пленочных резисторов

Металлические пленочные резисторы производятся с помощью более сложного процесса.В этих резисторах обычно используются металлы, такие как никель-хромий (NICR), но другие материалы, такие как нитрид тантала, золото, платина или олово и сурьма, могут использоваться в зависимости от необходимых спецификаций.Металл выбора - пара, нанесенный на подложку, образуя тонкий слой.Этот металлический слой затем искусственно выдерживается при низких температурах в течение длительного периода времени для повышения его электрических свойств.Точная настройка значения резистора путем травления спиральных канавок в металлическую пленку позволяет точно контролировать электрический путь и, следовательно, общее сопротивление, обеспечиваемое резистором.

Сравнение производительности

Углеродные пленки, как правило, дешевле производить и проще в проектировании, но имеют более низкую электрическую производительность и стабильность.Они наиболее эффективны в условиях высокого сопротивления и высокого напряжения, но, поскольку они подвержены изменениям температуры и старению, они не идеальны для применений, требующих высокой точности.

Напротив, металлические пленочные резисторы, хотя и более дорогие и сложные для производства, обеспечивают превосходные электрические характеристики и стабильность.Тщательный контроль над толщиной пленки и процессов травления позволяет этим резисторам надежно работать в приложениях, требующих высокой точности и стабильности, таких как чувствительные инструменты измерения и критические электронные схемы.

5. Резисторы из углеродной пленки против металлических пленочных резисторов: доступность

Как углеродная пленка, так и металлическая пленочная резисторы являются важными компонентами в различных электронных применениях, каждая из которых имеет уникальные спецификации, которые соответствуют различным потребностям.

Углеродные пленки резисторы

Углеродные пленки доступны в значениях сопротивления в диапазоне от 1 Ом до 25 мегхм, с оценками мощности от четверти Втт до пяти ватт.Их широкое использование может быть связано с низкой стоимостью производства и их адаптивностью в широком спектре приложений.Значение сопротивления резисторов из углеродной пленки определяется несколькими факторами.Сопротивление уменьшается по мере увеличения площади поперечного сечения стержня с покрытием углерода.И наоборот, длина стержня усиливает сопротивление - чем дольше стержень, тем выше сопротивление.Кроме того, сопротивление снижается по мере увеличения концентрации углерода в покрытии, что позволяет универсальный диапазон сопротивлений путем регулировки этих размеров во время производства.

Металлические пленочные резисторы

Металлические пленочные резисторы, известные своей точностью и стабильностью, предлагаются в ряде допусков, включая 2%, 1%, 0,5%, 0,25%и 0,1%.Они имеют температурные коэффициенты (TCR), которые варьируются от 10 до 100 ч/ млн, что делает их идеальными для использования в сложных электронных устройствах, где точность имеет решающее значение.Факторы, влияющие на сопротивление металлических пленочных резисторов, тесно связаны с их производственным процессом.Сопротивление уменьшается по мере увеличения ширины вырезанных спиральных канавок на металлической пленке - более широкие порезы приводят к более низкому сопротивлению.Кроме того, увеличение количества слоев металлической пленки также приводит к снижению сопротивления.Это позволяет производителям достигать точного контроля над свойствами резистора путем регулировки глубины и количества спиральных сокращений.

6. Резисторы из углеродной пленки против металлических пленочных резисторов: недостатки

Хотя металлические пленочные резисторы лучше всего работают с точки зрения частотной характеристики, резисторы из углеродной пленки по -прежнему имеют свои уникальные преимущества из -за их низкой стоимости и высокого сопротивления.Однако оба также имеют свои недостатки.

Недостатки резисторов из углеродной пленки

Чувствительность температуры: углеродные пленки имеют значительный температурный коэффициент сопротивления (TCR), как правило, от -200 до -1000 ppm/k.Этот высокий TCR означает, что их сопротивление значительно изменяется с температурой, что может быть проблематичным в чувствительных к температуре применений.

Проблемы стабильности: значение сопротивления резисторов из углеродной пленки может значительно измениться со временем или в экстремальных условиях окружающей среды.Эта нестабильность может привести к непредсказуемой производительности, особенно в точных электронных схемах, где постоянные значения сопротивления имеют решающее значение.

Физический размер: Как правило, резисторы из углеродной пленки больше по сравнению с другими типами резисторов.Для компактных электронных устройств, где пространство ограничено, а миниатюризация является приоритетом, больший размер может быть недостатком.

Недостатки металлических пленочных резисторов

Коэффициент стоимости: по сравнению с резисторами из углеродной пленки, производство металлических пленочных резисторов включает в себя более сложные процессы и более качественные материалы, что приводит к более высоким производственным затратам.В результате они дороже, что может быть значительным недостатком для проектов с ограниченным бюджетом.

Рассеяние мощности: металлические пленочные резисторы могут рассеивать большую мощность в приложениях, где высокий ток протекает через резистор.Это увеличение энергопотребления может вызвать проблемы с эффективностью в чувствительных к электроэнергии схемам, что может привести к более высоким эксплуатационным затратам и генерации тепла.

7. Резюме

Благодаря подробному сравнению структуры, производственного процесса, электрических характеристик и применения металлических пленочных резисторов и резисторов из углеродной пленки, можно увидеть их соответствующие преимущества и недостатки.Металлические пленочные резисторы стали первым выбором для требования электронного оборудования из -за их высокой точности, высокой стабильности и низкого шума.Хотя их производственные затраты выше, они, несомненно, являются лучшим выбором для приложений, которые требуют долгосрочной надежности и точного контроля.Углеродные пленки широко используются в схемах с высокой резистентностью и высоковольтными цепями, которые не требуют высоких электрических характеристик из-за их низкой стоимости, высокого сопротивления и простоты массового производства.В фактической работе инженеры должны тщательно взвесить характеристики этих двух резисторов и выбрать наиболее подходящий тип резистора на основе конкретных требований применения, чтобы обеспечить надежность и стабильность производительности конструкции схемы.Как металлические пленки, так и резисторы из углеродной пленки играют важную роль в современных электронных технологиях, и их постоянное развитие и улучшение будут продолжать способствовать прогрессу и инновациям электронных технологий.

Часто задаваемые вопросы [FAQ]

1. В чем разница между металлическими пленочными резисторами и резисторами из углерода?

Пленочные резисторы оксида металла работают в широком диапазоне резисторов и могут выдерживать более высокую температуру, чем резисторы углеродной пленки.Шумовой дизайн В отличие от углеродных пленочных резисторов, пленочные резисторы с оксидом металлов имеют низкий уровень шума.Они сохраняют минимальный ток.Следовательно, это обеспечивает меньше шума.

2. Можно ли использовать металлические пленочные резисторы вместо углеродных пленочных резисторов?

Замена их - ваш выбор.Как углеродная пленка, так и металлическая пленка будут работать одинаково.Некоторым нравится супер точность металлических пленок (1%, 2%и т. Д.).Некоторые любят углеродные пленки, потому что они похожи на оригиналы в других частях приемника.

3. Почему углеродные резисторы больше не являются наиболее распространенными?

Углеродные резисторы обычно не предназначены для перевозки больших токов.Если слишком много тока проходит через этот тип резистора, он нагревается до такой степени, что приводят постоянные повреждения.Даже слишком большие токи могут вызвать изменения в удельном сопротивлении углеродного материала.

4. Как определить, является ли резистор металлическим пленочным резистором?

Углеродные пленочные резисторы имеют слой черной защитной краски на поверхности.Мы можем различить, посмотрев на цвет защитной краски.Металлические пленочные резисторы обычно используют ярко -белую защитную пленку.