Điện trở lá kim loại là gì?

Điện trở lá kim loại mang lại độ chính xác và độ ổn định tốt nhất trong tất cả các loại điện trở. Lá kim loại được làm từ hợp kim nicrom với các chất phụ gia, được gắn trên một đế gốm có độ dẫn điện cao. Lá kim loại chỉ dày vài micromet. Giá trị điện trở mong muốn được đạt được bằng cách khắc quang học mẫu điện trở vào lá kim loại. Điện trở lá kim loại có hệ số nhiệt độ điện trở (TCR) thấp, độ ổn định lâu dài tốt, độ nhiễu thấp, điện dung thấp, độ ổn định nhiệt nhanh và không có điện cảm. TCR thấp là một trong những thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ ổn định, có nghĩa là giá trị điện trở sẽ chỉ thay đổi rất ít khi nhiệt độ môi trường và nhiệt độ bên trong của điện trở thay đổi, trong khoảng từ 0 đến 60 °C. Giá trị điển hình của TCR là khoảng 1 ppm/°C, tùy thuộc vào cấu trúc (ảnh hưởng nhiệt và cơ học) và tính chất của vật liệu lá kim loại. Trong các lá kim loại phẳng, mẫu răng cưa thường được sử dụng để giảm điện cảm nhằm cải thiện đáp ứng tần số cao.

Định nghĩa về điện trở lá kim loại.

Điện trở lá kim loại là các linh kiện có độ chính xác cao được thiết kế để hạn chế dòng điện. Điện trở đối với dòng điện đến từ một mảnh kim loại rất mỏng.

Đặc tính của điện trở lá kim loại.

Các đặc tính tuyệt vời về độ chính xác và độ ổn định là kết quả của sự kết hợp nhiều đặc điểm bắt nguồn từ các nguyên tắc thiết kế của điện trở lá kim loại.

• Hệ số nhiệt điện trở (TCR) – Điện trở màng mỏng có TCR thấp nhờ tận dụng hai đặc tính của màng mỏng. Điện trở của màng mỏng tự nhiên tăng lên khi nhiệt độ tăng. Điện trở được chế tạo sao cho nhiệt độ cao hơn gây ra sự nén màng mỏng, dẫn đến giảm điện trở khi nhiệt độ tăng. Về cơ bản, hiệu ứng tổng thể là sự thay đổi rất nhỏ về điện trở khi nhiệt độ thay đổi.
• Hệ số điện trở (PCR) – PCR đo lường sự thay đổi điện trở khi điện trở nóng lên do dòng điện chạy qua. Điện trở màng mỏng có PCR rất thấp.
• Ổn định nhiệt – Ổn định nhiệt đề cập đến tốc độ phản ứng của điện trở với sự thay đổi dòng điện và nhiệt độ môi trường. Các thành phần và đặc tính sản xuất giúp điện trở màng mỏng có hệ số nhiệt độ (TCR) thấp cũng giúp điện trở ổn định nhiệt nhanh chóng. Các điện trở này có thể có thời gian ổn định dưới một giây, trái ngược với các điện trở tiêu chuẩn có thể có thời gian ổn định tính bằng phút.
• Sai số điện trở – Thông số này cho biết điện trở thực tế của điện trở sẽ gần với giá trị danh nghĩa đến mức nào. Ví dụ, một công ty có thể bán một điện trở được quảng cáo là 100 ôm với sai số 1%. Điều này có nghĩa là giá trị thực tế của bất kỳ điện trở nào trong số này có thể nằm trong khoảng từ 99 ôm đến 101 ôm. Điện trở màng mỏng có thể được sản xuất với sai số thấp tới 0,001%.
• Nhiễu – Trong nhiều ứng dụng mạch điện, nhiễu phát sinh trong mạch cần được giảm thiểu tối đa. Hệ thống âm thanh là một ví dụ điển hình. Tính chất tinh thể của hợp kim trong điện trở dạng lá, kết hợp với các kỹ thuật sản xuất đặc biệt, cho phép dòng điện chạy qua các điện trở này với độ nhiễu thấp.
• Hệ số điện áp-điện trở – Một số điện trở, đặc biệt là những điện trở có thành phần carbon, có điện trở thay đổi theo sự thay đổi của điện áp. Điện trở màng mỏng được thiết kế sao cho hiệu ứng này hầu như không tồn tại.
• Suất điện động (EMF) – Khi hai kim loại khác nhau được nối với nhau, điện áp cảm ứng này thường không mong muốn trong mạch điện. Điện trở lá kim loại làm giảm suất điện động này bằng cách sử dụng các dây dẫn làm từ vật liệu tương thích với vật liệu của điện trở. Phương pháp nối dây dẫn vào điện trở này cũng giúp giảm suất điện động cảm ứng.
• Phóng điện tĩnh điện (ESD) – Khi một người chạm vào một linh kiện điện, sự chênh lệch điện thế giữa người đó và linh kiện có thể gây ra hiện tượng phóng điện truyền qua linh kiện. Hiện tượng ESD này có thể làm hỏng các linh kiện như điện trở theo ba cách: làm thay đổi điện trở, rút ​​ngắn tuổi thọ hoặc làm hỏng hoàn toàn. Do độ dày của lá kim loại so với điện trở màng mỏng, điện trở lá kim loại có khả năng chống ESD tốt hơn.
• Thời gian và tốc độ phản hồi – Điện trở, đặc biệt là điện trở dây quấn, có thể tạo ra điện cảm và điện dung trong mạch. Điều này có thể làm thay đổi cách mạch phản ứng với các tín hiệu tần số cao và có thể làm méo các xung khi đi qua điện trở. Điện trở lá kim loại có hình dạng bên trong để giảm thiểu ảnh hưởng này.
• Độ ổn định theo thời gian khi chịu tải – Đây là thước đo khả năng duy trì điện trở không đổi của điện trở theo thời gian khi chịu tải và nhiệt độ khác nhau. Do cấu tạo của điện trở màng mỏng, chúng rất ổn định về mặt này.

Điện trở có độ chính xác cao

Điện trở lá kim loại cạnh tranh với các loại điện trở độ chính xác cao khác. Trong điện trở lá kim loại, một hợp kim kim loại đặc biệt được liên kết với một đế gốm. Hoa văn được khắc vào lá kim loại. Quá trình này mang lại các đặc tính tổng thể tốt nhất trong công nghệ điện trở hiện nay. Loại điện trở này kết hợp độ tự cảm thấp, điện dung thấp, hệ số nhiệt độ điện trở (TCR) thấp, độ nhiễu thấp, ổn định nhiệt nhanh và hiệu ứng tĩnh điện (ESD) tối thiểu trên cùng một nền tảng.

• Điện trở dây quấn chính xác – Điện trở dây quấn được chế tạo bằng cách quấn một sợi dây dài, cách điện quanh một lõi trung tâm. Điện trở được kiểm soát bởi chiều dài, đường kính và hợp kim của dây dẫn. Điện trở dây quấn có hiệu suất vượt trội hơn điện trở màng mỏng hoặc màng dày về độ ổn định, khả năng chống tĩnh điện (ESD), khả năng tạo nhiễu và hệ số nhiệt độ điện trở (TCR). Tuy nhiên, các điện trở này có đặc tính tần số cao kém. Cuộn dây tạo ra độ tự cảm, và sự gần kề của cuộn dây tạo ra điện dung.
• Điện trở màng mỏng – Loại điện trở này được chế tạo bằng cách phủ một lớp kim loại mỏng lên đế gốm. Điều này tiết kiệm chi phí hơn so với điện trở dây quấn hoặc điện trở lá kim loại. Có những giá trị độ dày cụ thể cho một loại hợp kim nhất định, phù hợp nhất với đặc tính nhiệt độ nhất định, nhưng phạm vi điện trở liên quan đến độ dày này bị hạn chế. Do đó, người ta sử dụng các độ dày khác nhau để tạo ra các giá trị điện trở khác nhau. Điều này làm giảm độ ổn định và dẫn đến hệ số TCR (Tỷ lệ chi phí/độ bền) cao hơn. Điện trở màng mỏng cũng dễ bị hư hỏng do phóng tĩnh điện (ESD).
• Điện trở màng dày – Điện trở màng dày được ưa chuộng vì giá thành thấp và khả năng tạo ra điện trở rất cao trong kích thước nhỏ. Chúng cũng có đặc tính tần số tốt hơn so với điện trở dây quấn và điện trở lá kim loại. Nhược điểm của chúng bao gồm độ chính xác tổng thể thấp hơn và đặc tính nhiễu kém nhất trong số các loại điện trở thường dùng.

Sử dụng điện trở lá kim loại.

• Linh kiện âm thanh – Linh kiện âm thanh yêu cầu tái tạo tín hiệu chính xác trong toàn bộ mạch mà không có nhiễu hoặc méo tiếng. Điện trở dạng lá kim loại rất phù hợp cho ứng dụng này. Cấu trúc tinh thể và cấu hình chân của chúng cung cấp tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao. Thiết kế khắc trên lá kim loại cũng làm cho các điện trở này lý tưởng để sử dụng như biến trở. Chúng cung cấp phản hồi thay đổi điện trở mượt mà và tuyến tính.
• Giàn khoan dầu – Nhiệt độ hoạt động trên giàn khoan dầu có thể vượt quá 525 độ C. Trong khi các loại điện trở khác sẽ bị chảy hoặc thay đổi giá trị đáng kể, điện trở màng vẫn có thể hoạt động. Các lớp vật liệu điện trở dày hơn không chỉ hoạt động mà còn duy trì độ chính xác trong môi trường nhiệt độ cực cao.
• Hàng không – Điện trở được thiết kế cho các ứng dụng hàng không phải có độ chính xác cao, bền chắc và tuổi thọ dài. Điện trở màng mỏng đáp ứng tất cả các yêu cầu này. Với dung sai thấp tới 0,005%, hệ số nhiệt điện trở (TCR) rất thấp và độ ổn định tải cao trong suốt thời gian sử dụng, các điện trở này rất phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe này.
• Cân điện tử – Cân phải duy trì được độ chính xác cao và ổn định trong suốt vòng đời của chúng. Một số đặc tính của điện trở màng mỏng khiến chúng phù hợp với ứng dụng này: độ nhiễu thấp, hệ số nhiệt điện trở (TCR) thấp và suất điện động nhiệt thấp. Chúng cũng mang lại độ ổn định cao trong suốt vòng đời với dung sai rất nhỏ.