電阻-橫向評(píng)測(cè)

作者：lymex
一個(gè)好的精密電阻，必須具備老化小、溫飄小、偏差小的特點(diǎn)，同時(shí)最好具備可靠性高、功率余量大溫升小、噪音低、串聯(lián)電感分布電容小、電壓系數(shù)小、焊接、振動(dòng)及拉伸不容易變化等。
當(dāng)然，與基準(zhǔn)相關(guān)的最重要的參數(shù)，是老化，其次是溫度系數(shù)。因此，以下這個(gè)排名最重要的根據(jù)就是老化，其次是溫度系數(shù)。至于電阻上標(biāo)的是1%、0.1%、還是0.01%，這個(gè)是偏差而已，并不直接代表“精密”程度。

“老化”是什么？老化就是長(zhǎng)期穩(wěn)定性，也就是在常溫常壓下，放在貨架子上，經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間（比如1年），電阻的變化。老化因此也常用每年變化多少個(gè)ppm來(lái)表示。老化因此是一個(gè)不可逆的過(guò)程，就像人衰老一樣，再也回復(fù)不到原來(lái)的了。

“溫飄”又是什么？溫飄就是電阻的阻值隨溫度而變化。由于一般的電阻溫飄不大，因此常用每度變化多少個(gè)ppm來(lái)表示，這就是溫度系數(shù)。假如一個(gè)電阻的溫度系數(shù)是+100ppm/℃，就是溫度每升高1度，電阻增大0.01%。同樣，負(fù)溫度系數(shù)表示電阻的阻值隨溫度的升高而減少。說(shuō)溫度系數(shù)的時(shí)候有的時(shí)候省略后面的/℃，例如某電阻的溫度系數(shù)是8ppm，意思就是8ppm/℃。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上精密電阻其實(shí)很多，但魚(yú)龍混雜，如何分辨出那些電阻是優(yōu)秀電阻因此值得考慮呢？經(jīng)過(guò)自己的大量購(gòu)買(mǎi)、測(cè)試，得到了一些結(jié)果，今天以實(shí)物圖片方式進(jìn)行展示、排名。當(dāng)然，以下排名，純屬個(gè)人意見(jiàn)，偏見(jiàn)遺漏難免，同一類(lèi)電阻，因生產(chǎn)時(shí)代不同、廠家不同也可能有很大差異。另外，本排名不代表任何組織或利益集團(tuán)，也不對(duì)由此而引起的后果負(fù)任何責(zé)任。

第十名：普通金屬膜
以前紅袍為多，現(xiàn)在一般為色環(huán)。精度一般1%-5%，溫度系數(shù)50ppm附近，老化都不給出，大部分能在0.1%每年之內(nèi)。
這樣的電阻由于廠家眾多，成本很低，被廣泛使用。購(gòu)買(mǎi)時(shí)，注意挑選大廠的，千萬(wàn)不要用可靠性不高的或者是碳膜的。
其實(shí)，以前1%算精密電阻了，現(xiàn)在可以不算了。但為了比較，還是列了出來(lái)。

第九名：高精度金屬膜
國(guó)產(chǎn)型號(hào)RJJ，第一個(gè)J代表金屬膜，第二個(gè)J代表精密的意思。以前這樣的電阻大多是紅色的，而且體積較大（1W或2W），所以才稱(chēng)之為大紅袍，精度可達(dá)0.1%。以下電阻，80代表生產(chǎn)年代（1980年），而0.1代表精度（0.1%）。

現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)的RJJ，多為體積比較小的，也為0.1%，溫度系數(shù)大約20ppm之內(nèi)。這樣的電阻稱(chēng)呼為紅袍就可以了，因?yàn)轶w積一點(diǎn)也不大。
1M是這種RJJ能做的最大阻值

標(biāo)識(shí)為1k  B，其中B代表0.1%

國(guó)外品牌的我這里有Vitrohm，個(gè)人比較喜歡，也是0.1%。溫度系數(shù)實(shí)際為15ppm左右（最后黃圈代表<25ppm）。老化參數(shù)未知，但一般能在100ppm/a之內(nèi)。

當(dāng)然，最好的金屬膜也許是這種Vishay ptf65了，密封材料很厚、很硬，外皮光滑晶亮，防潮性能好，價(jià)格也比較貴（約8元/只）
體積小一些的是ptf56，與常見(jiàn)的“藍(lán)亮”電阻外形類(lèi)似，但價(jià)格和性能都差了好幾倍。ptf56有0.01%的。

還有一種老國(guó)產(chǎn)的RJJ，居然是金封的！見(jiàn)于老的國(guó)產(chǎn)MF18萬(wàn)用表中。

1968年的MF18，chnepal的表/圖

第八名：非密封線(xiàn)繞
國(guó)產(chǎn)很老的RXJ繞是用電阻絲在瓷骨架上繞制的，體積較大，后來(lái)為繞在電木片骨架上的小型。
非密封的線(xiàn)繞，電阻絲直接暴露在空氣中，盡管生產(chǎn)成本低，但容易受氣候影響。在國(guó)產(chǎn)的早期儀器和萬(wàn)用表中常見(jiàn)。

以下電阻，也屬于非密封線(xiàn)繞。外圈是紙，起標(biāo)識(shí)、美觀作用，不密封。這樣的電阻常見(jiàn)于老式儀器中

這里要補(bǔ)充一點(diǎn)，有關(guān)線(xiàn)繞電阻線(xiàn)，大多是用精密錳銅漆包線(xiàn)。錳銅線(xiàn)的電阻溫度系數(shù)很小，電阻率比較高，是比較理想的材料。以前有用康銅的，但康銅的熱電動(dòng)勢(shì)很大，不適合用在精密的場(chǎng)合。現(xiàn)在還有一種叫做新康銅的，成本低、但也不很適合精密場(chǎng)合。

在很小阻值的情況下，有人提到是否可以用銅絲、漆包線(xiàn)、電線(xiàn)來(lái)替代？結(jié)論是不可以的，因?yàn)殂~的電阻溫度系數(shù)非常大，達(dá)到4200ppm/C！因此銅電阻常用來(lái)測(cè)溫或補(bǔ)償。事實(shí)上，純金屬的電阻溫度系數(shù)都非常大，只有幾款電阻合金溫度系數(shù)才小，同時(shí)電阻率大，才適合做線(xiàn)繞電阻。


第七名：小型密封線(xiàn)繞
小型密封線(xiàn)繞常見(jiàn)用薄鋁外殼，兩端用環(huán)氧密封。國(guó)內(nèi)的常見(jiàn)的型號(hào)為RXJX（老型號(hào)）和RX71（新），也有RX12立式的。電阻小，勢(shì)必在相同阻值下要采用細(xì)線(xiàn)，這樣耐受功率和特性都會(huì)受到一定的影響，但線(xiàn)繞畢竟是線(xiàn)繞，要強(qiáng)于金屬膜，更因?yàn)轶w積小，因此用途廣泛。
偏差一般是0.05%到0.5%。

即便都是RX71，體積也可能相差很大。RJ71有1W、0.5W、0.25W和0.125W之分。

這種立式的，占地面積小，適合較高密度封裝

第六名：環(huán)氧封裝線(xiàn)繞
環(huán)氧封裝線(xiàn)繞，圓柱外殼和端部一般采用玻璃絲環(huán)氧材料制作，再采用環(huán)氧膠進(jìn)行密封。國(guó)內(nèi)常見(jiàn)RX11（老型號(hào)）和RX70（新）精密電阻，功率有0.25W（常見(jiàn)）、0.5W（較常見(jiàn)）、1W（偶見(jiàn)）、2W、3W。這是國(guó)產(chǎn)最好的量產(chǎn)電阻了，最高能到0.01%（定做的可以到0.005%），老化沒(méi)有指標(biāo)但一般能在25ppm/a典型值，溫度系數(shù)好的可以<15ppm/C。主要用途是各種高精密儀器。盡管上面那種立式的也是環(huán)氧封裝的，但體積太小性能不如，因此沒(méi)放到這里。



RX9-20是高阻線(xiàn)繞電阻，有0.5W、1W、2W三種規(guī)格，新型號(hào)是RX-78。以下電阻能在10M上做到0.02%，也是相當(dāng)不容易了。但由于高阻的線(xiàn)非常細(xì)，要繞很多圈，因此生產(chǎn)成本高、廢品率高，大部分廠家不愿意伺候。


第五名：低溫飄環(huán)氧封線(xiàn)繞
常見(jiàn)有Fluke、MC和HP的，溫度系數(shù)一般<5ppm/C，大部分是1-3ppm/C，老化也不大，大約<25ppm/a。這樣的電阻必須用Evanohm線(xiàn)材才能做到低溫飄，經(jīng)常能在國(guó)外的高精度的儀器中見(jiàn)到。
國(guó)內(nèi)電阻盡管也有標(biāo)1ppm附近的，但由于采用錳銅，曲線(xiàn)彎曲大，不能保證寬溫度范圍下的溫度系數(shù)。因此這個(gè)指標(biāo)虛的成分很大。
比如錳銅的Beta溫度系數(shù)一律是-0.6ppm/C2，也就是說(shuō)，當(dāng)20度時(shí)溫度系數(shù)為0，那么21度時(shí)即為-0.6ppm/C，而22度就為-1.2ppm了。因此，標(biāo)稱(chēng)<1ppm/C的只能在很窄的溫度范圍才有效。
Fluke的這樣的電阻，溫度系數(shù)都是后來(lái)測(cè)試然后標(biāo)在外殼上，N1就是-1ppm/C，P1.5就是+1.5ppm/C

英國(guó)MC是老牌高精密電阻的品牌，常見(jiàn)于老式高精度萬(wàn)用表和精密儀器中，后改為VM品牌。這類(lèi)電阻，盡管沒(méi)標(biāo)溫度系數(shù)，但實(shí)測(cè)也是非常小，類(lèi)似Fluke的：



HP和是老牌電阻生產(chǎn)廠，很久之前（60年代）就采用Evanohm線(xiàn)材。這幾個(gè)紅塑電阻，有40年了，仍然不超差，而且溫度系數(shù)也非常小：
這4個(gè)HP老電阻實(shí)測(cè)溫度系數(shù)為+1.2、+0.7、+0.8和-0.1ppm/C





第四名：塑封金屬箔
金屬箔也就是塊電阻，多以方型塊的方式出現(xiàn)因此得名，是新一代的優(yōu)于線(xiàn)繞的電阻，代表廠家為威世（Vishay）。
溫度系數(shù)一般都在5ppm/C以下，老化保證<25ppm。
由于是采用Evanohm金屬箔、因此性能優(yōu)異、噪音也非常低。用類(lèi)似IC制作的光刻工藝和良好的封裝技術(shù)，使得分布電容、串聯(lián)電感等參數(shù)都很理想，其它特性也非常優(yōu)秀。
國(guó)產(chǎn)的型號(hào)為RJ711，體積稍大，性能稍遜。

Vishay金屬箔電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第三名：金封線(xiàn)繞
與低溫飄環(huán)氧封線(xiàn)繞類(lèi)似，但采用金屬+玻璃+可伐密封，這樣就完全杜絕了外界潮濕和氧化的影響，老化保證<10ppm。這樣的電阻曾經(jīng)一度統(tǒng)治了高精度儀器，能在Fluke計(jì)量?jī)x器里和7位半、8位半萬(wàn)用表里經(jīng)常看到。
另外，金封線(xiàn)繞由于成本高，一律都是低溫飄的，<5ppm/C。
金封線(xiàn)繞最顯著的特征，一個(gè)是外殼是金屬，絕緣是玻璃/陶瓷，另一個(gè)是引線(xiàn)處都有膨脹的焊接點(diǎn)。這是因?yàn)椋€(xiàn)是從預(yù)埋的可伐合金管里穿出來(lái)后焊接密封的。

同是Fluke金封，體積可能相差很大

MC、VM、HP、AdvTr、JRL的金封



當(dāng)然，在所有這些金封中，我最喜歡的是從Fluke 752A里面拆出來(lái)的120k，每一個(gè)電阻有自己的編號(hào)，溫度系數(shù)非常小（<1ppm/C），老化很難觀察出來(lái)。我用這些電阻做了10k、100k和1M標(biāo)準(zhǔn)電阻。



其實(shí)，也有國(guó)產(chǎn)的金封線(xiàn)繞，老化應(yīng)該不錯(cuò)，能在高等級(jí)的電橋和電位差計(jì)里面見(jiàn)到。但是，也還是因?yàn)椴捎缅i銅的原因，使得溫度系數(shù)不好。


第二名：金封金屬箔
金屬箔電阻本身性能良好，再加上金封，不僅能把溫漂做到1ppm/C之內(nèi)，更能保證年老化<5ppm/a，這與很多標(biāo)準(zhǔn)電阻都可以媲美了。



這是一個(gè)大家族，Vishay自己就有很多種，一般均以VH開(kāi)頭。例如這種VHP3，老化性能也是<5ppm/a



金封 金屬箔也有不少別的廠家，比如美國(guó)的RCD公司，日本的AE、TDK，還有原法國(guó)的SFERNICE（現(xiàn)歸Vishay）的RCHK系列。
TDK的金封金屬箔，比Vishay的大



日本Alpha Electronics（簡(jiǎn)稱(chēng)AE）的



第一名：高穩(wěn)金封金屬箔
這是威世最近幾年的新成果，比如典型的VHP202Z，能把溫漂做到0.1ppm/C之內(nèi)，同時(shí)保證10年老化2ppm，即便加速折算下來(lái)，第一的老化也不超過(guò)0.7ppm，堪稱(chēng)理想電阻。這樣的指標(biāo)，目前只有Vishay一家能做到。

VHP202Z內(nèi)部



當(dāng)然，也有介于二者之間的，比如老一些的VHP101，老化指標(biāo)保證10年2ppm，但溫度系數(shù)稍微遜色一些



再比如這種VHA518，根據(jù)最新的數(shù)據(jù)表，老化性能也是10年2ppm


總表