带你了解高精度电阻温度系数

电阻温度系数（TCR）是每度温度变化的电阻相对变化的计算。它以ppm /°C（1 ppm = 0.0001％）进行测量，定义为：TCR =（R2-R1）/ R1（T2-T1）。对于高精度电阻器，该规格通常相对于正常室温（通常为+ 25°C）以百万分之一（ppm）每摄氏度表示。  

尽管该规范很重要，但各个电阻器制造商仍在其已发布的数据手册上使用不同的方法来定义TCR。在大多数情况下，此定义无法提供足够的信息，无法使终用户准确预测温度变化对电阻值的影响。当然，在需要关注此类已发布的TCR方差的地方，可能会产生测量不确定性。特别是在需要高精度电阻器性能和温度稳定性的应用中。当没有足够的信心确定已经用足够的数据来计算TCR规格以准确预测温度变化对电阻性能的真正影响时，就会产生这种不确定性。

例如，某些制造商可能选择将TCR列出为±5 ppm /°C或±10 ppm /°C，而不参考温度范围。其他人可能会将TCR指定为+ 25°C至+ 125°C范围内的±5 ppm /°C，但忽略了有关其他温度范围的数据。在诸如Vishay箔电阻器制造的BulkMetal®箔电阻器之类的高精度设备中，已发布的TCR规范包括标称典型曲线，通常在–55°C至+ 125°C范围内。这些曲线定义了标称的“冷”（–55°C至+ 25°C）和“热”（+ 25°C至+ 125°C）弦斜率。他们的数据表通常指定每个斜率的*大扩展（例如，±0.2 ppm /°C和±1.8 ppm /°C）。例如，对于块状金属箔电阻器，默认的TCR解释为±5 ppm /°C，这意味着–在整个工作温度范围内的任何点–电阻变化不会超过±5 ppm /°C C。

Vishay Precision Group，Inc.（VPG）的Vishay Foil Resistors品牌是长期的行业*家，致力于为各种应用设计，开发和制造可靠的高精度散装金属箔电阻（金属膜电阻）和功率电流传感器。数百种标准模型配置来自业界广泛的产品组合之一，客户可以选择外壳，材料，基材和金属箔等级组合。的制造技术可确保电阻器设计在性能上得到优化，以在其整个使用寿命中始终按照公开的规格运行。所有VPG高精度块状金属箔电阻器均具有一些业界有利的TCR规格，并根据严格的行业*佳实践进行了统一计算。

根据VPG自己在高精度电阻器方面的丰富经验，本文将对TCR及其“*佳实践”解释进行研究。总体目标应是更好地理解与温度有关的精密电阻器性能；说明已发布的TCR规范之间和之间的细微差别，具体取决于技术类型和制造商自己选择的计算方法；并提供有关TCR数据利用的进一步见解，以确保指定的精密电阻器能够在其预期的应用中可靠地发挥作用。

温度与高精度电阻性能的关系

温度对电阻器性能的影响既在内部也就其对元件工作的影响进行了反映。在外部，就安装环境中的电阻行为而言。电阻器设计的固有概念是，当电流流过电阻器时，会产生一定量的热量。这是称为焦耳效应的现象。然后，由焦耳效应产生的热响应会在电阻器内引起相对的机械变化或应力。这些应力是由构造电阻器材料中的不同热膨胀引起的，其数量会根据材料本身而有所不同。安装环境中的环境温度同样会影响电阻的响应，

因此，一种*佳设计是在不牺牲性能和可靠性的情况下，将高精度电阻器在不同用途和功率负载下对外部和内部应力的敏感性降至*低。在块状金属箔电阻技术中，通过在产生的热量，结构材料和相关的制造过程之间创建精确的热机械平衡来实现此目标。通过精心设计，可以消除在运行期间补偿热量和应力影响的需求，从而进一步提高了性能稳定性。考虑到温度和高精度电阻器性能之间的重要关系，Vishay箔电阻器的研发团队确保以这种方式设计其完整的超高精度电阻器产品组合。

 例如，在开发散装金属箔元件期间，将专有的冷轧箔材料粘合到陶瓷物质上。该材料被光蚀刻成电阻图案，而没有在该材料上引入机械应力。在此过程之后，将高精度电阻器激光调整到指定的电阻值和公差。由于电阻材料在制造过程中不会被拉伸，缠绕或机械应力，因此高精度的块状金属箔电阻器可以保持其完整的预期设计特性，从而保持完整的性能可靠性，包括TCR。

相比之下，其他常见的电阻器制造方法（例如绕线，薄膜溅射或厚膜玻璃）固有地具有更大的可能性引入机械应力，因此具有更大的热机械失衡潜力。因此，建议终用户密切注意额定温度规格，以确保电阻按照公开的规格运行。通过严格遵守这些值，无论制造工艺如何，终用户都可以确保电阻器持续可靠。当电阻器在高于额定温度的温度下工作时，它可能无法工作，否则会造成直接损害精度的损坏。如果这样的电阻器超温条件持续较长时间，各个电阻值可能会长期更改，从而导致整个电路故障。尽管制造商通常会在设计产品时以一定的余量接受超出规定范围的可接受温度限制，但制造商的这种余地可能会有很大差异。

解释TCR，弦斜率和变化率分析规格

尽管设计和相关的制造工艺存在差异，但TCR仍然是普遍接受的电阻器性能稳定性指标之一。TCR对于预测电阻器对环境温度变化的敏感度以及在低工作温度和高工作温度下预期的组件性能至关重要。结果，散装金属箔电阻器的TCR考虑了个别规格范围内的极端理论条件。相反，对于其他技术，例如薄膜，制造商通常选择在相对较窄的温度范围内展示TCR，而对极端温度效应的关注或关注则较少。

对于薄膜电阻器制造商来说，通常的做法是针对*佳热斜率，同时将冷斜率保持在规定的限制内。使用变化率计算方法进行的一项比较和分析块状金属箔和薄膜精密电阻器TCR的研究表明，由于温度引起的电阻变化可能大大超过指定的TCR极*。这种比较是基于对两组不同精度的薄膜NiCr电阻器的测试而得出的，每种电阻器均来自不同的制造商，每组的TCR均为5 ppm /°C。

这项研究的结果表明，散装金属箔电阻器中，温度轴从-55°C到+ 125°C的温度变化引起的*大电阻变化（TCR）从-2.17 ppm /°C到+2.2 ppm /℃，总计小于4.37 ppm /℃。对于相同的温度范围，制造商A的薄膜电阻器样品的TCR将在-3.6 ppm /°C至+7.2 ppm /°C之间变化，总计接近11 ppm /°C；而制造商B则将其从-9.1 ppm /°C降至+4.99 ppm /°C，总计为14 ppm /°C。换句话说，精密薄膜电阻器的TCR可能远远高于制造商数据表中规定的极*。

重要的是要强调，块状金属箔电阻器的TCR是通过匹配两个相反的作用来实现的，这两个相反的作用是由于温度升高引起的固有电阻增加与由于温度相同引起的与压缩相关的电阻减小。这两种影响同时发生，导致异常低的，可预测的，可重复的和可控制的TCR规范。结果，散装金属箔电阻器实现了固有的*大稳定性和接近零的TCR，该规格不依赖于筛选或其他人工手段来获得均匀的高精度电阻器性能和温度稳定性。根据VPG的经验，这种严格的TCR计算方法用于确保在整个电阻值和工作温度范围内的高精度电阻器可靠性。