精密電阻的基礎(chǔ)知識(shí)

什么是精密電阻？

其實(shí)，對(duì)于不是搞計(jì)量的不需要分的那么清楚，可以大體上認(rèn)為高精密、高準(zhǔn)確、低誤差等是一個(gè)意思。但是，對(duì)于“精度”一詞，可以分解成分解成三個(gè)要素：

1. 溫度系數(shù)。溫度變化是電阻的大敵，溫度系數(shù)一般用ppm/℃表示，即溫度變化1度對(duì)應(yīng)電阻變化百萬(wàn)分之幾。100ppm/℃就是0.01%/℃。

2. 老化。也就是長(zhǎng)期穩(wěn)定性，一般用ppm/年來(lái)表示，也有用%/年來(lái)表示的。出廠再怎么準(zhǔn)確的電阻，如果老化大，那么很快就變了，也就失去高準(zhǔn)確的意義了。

3. 初始調(diào)整誤差，這個(gè)其實(shí)不太重要，知道偏差是多少，只要不變就沒(méi)關(guān)系，測(cè)量時(shí)可以修正。因此，在本文里沒(méi)做進(jìn)一不討論。

對(duì)于精度不太高的電阻，我們可以不分，籠統(tǒng)的說(shuō)某電阻精度是多少。比如0.1%精度的電阻，就是一個(gè)綜合誤差，實(shí)際上是說(shuō)，在常溫下（比如10℃-35℃）、1年之內(nèi)，包括所有的誤差，應(yīng)該仍然能保證電阻在0.1%之內(nèi)。

但是，對(duì)于要求高的地方，電阻的具體特性將被測(cè)試，這樣才好選用。本文就將把常見(jiàn)的高精度電阻器按照溫度系數(shù)和老化兩個(gè)指標(biāo)做一描述。

常見(jiàn)的精密電阻有三類：金屬膜電阻、線繞電阻和塊電阻。

· 金屬膜電阻是最常見(jiàn)的，但好一些的為精密金屬膜電阻，特點(diǎn)是溫度系數(shù)不大，阻值比較穩(wěn)定。但由于膜比較薄因此相對(duì)脆弱一些，螺旋切割和壓接部分容易出問(wèn)題。

· 線繞電阻也是很常用的，甚至一度是高準(zhǔn)確設(shè)備的主打電阻。采用的電阻絲材料現(xiàn)在有三種：

--康銅，比較古老，耐熱但溫度系數(shù)不太好，與銅的熱電動(dòng)勢(shì)較高。

--錳銅，有精密錳銅，盡管熱但溫度不太高但溫度系數(shù)很小，與銅的熱電動(dòng)勢(shì)小，是廣泛采用的線繞電阻材料。

--Evanohm，被翻譯成埃佛諾姆，是一種鎳鉻鋁銅合金，也可以簡(jiǎn)稱鎳鉻電阻合金，溫度系數(shù)最小，材料比較硬，焊接性能不太好。

· 塊電阻，又叫金屬箔電阻，國(guó)外廠家以Vishay為代表，是在陶瓷基片粘上合金電阻層然后無(wú)感光刻，不僅采用了鎳鉻電阻合金材料，而且陶瓷襯底做進(jìn)一步溫度補(bǔ)償，使得溫度系數(shù)非常小，很多能做到《1ppm/℃。國(guó)產(chǎn)的型號(hào)為RJ711，性能差一些。

以下為精密電阻分類特性圖，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是基于自己多年的收集、積累、測(cè)試整理而成。橫軸為溫度系數(shù)，縱軸為老化率，因此，任何一個(gè)電阻都可以在這圖有一個(gè)位置，越靠近左下角表明電阻越好。

下面分別對(duì)這些典型電阻做一介紹。

1. 普通金屬膜電阻，體積一般比較小，電阻膜比較薄，溫度系數(shù)和老化一般，除了高阻（》1M）和低阻抗（《5）以外，1%可以保證。

2. 綠袍電阻。這是對(duì)80年代中后期出現(xiàn)的一種金屬膜電阻的稱呼，因?yàn)橥庥^呈深綠色而得名，見(jiàn)于MF12和MF14萬(wàn)用表中。但根據(jù)自己的實(shí)測(cè)，性能一般，老化、偏差和溫度系數(shù)都與紅袍電阻相差很大。

3. 紅袍電阻，代號(hào)RJJ，高穩(wěn)定低溫度系數(shù)精密金屬膜，體積大，性能很好，經(jīng)過(guò)自己的測(cè)試，多年的電阻，老化很少有超過(guò)0.5%的，溫度系數(shù)都在30ppm/℃左右。請(qǐng)注意，紅袍電阻還有一種是普通精度的，代號(hào)RJ，性能一般。

4. 一般線繞電阻，采用錳銅或康銅電阻絲，非密封（只上漆），由于線徑一般比較粗因此老化指標(biāo)不錯(cuò)，但溫度系數(shù)不算太好，一般是15ppm/℃到35ppm/℃之間。

5. 精密線繞，電阻絲一般采用精密錳銅，密封后穩(wěn)定性得到提高，實(shí)際測(cè)試了大量的0.01%電阻，絕大多數(shù)數(shù)年后仍然能保持在0.02%之內(nèi)。溫度系數(shù)也因?yàn)檫x材和工藝達(dá)到較高水平，大約是5ppm/℃到20ppm/℃之間。新品價(jià)格大約5元/只。

（另外，國(guó)產(chǎn)還有一種高密封線繞，穩(wěn)定性更好一些）

6. 低TC（溫度系數(shù)）線繞電阻，常見(jiàn)于老式國(guó)外（比如Fluke）各種精密儀器中，采用鎳鉻電阻合金，溫度系數(shù)非常低，一般在1ppm/℃到5ppm/℃之間，有的電阻每一只都標(biāo)明了實(shí)測(cè)溫度系數(shù)。老化也不大，基本在20ppm/年之內(nèi)，二手價(jià)格大約10元/只。這樣的電阻進(jìn)行標(biāo)定后，可以作為一般標(biāo)準(zhǔn)電阻來(lái)用。

7. 全密封線繞，電阻絲材料同上，但采用金屬殼密封（引線是后焊接的）完全杜絕了潮濕和氧化因此穩(wěn)定性很高，達(dá)到8ppm/年左右，溫度系數(shù)也大多在1ppm/℃之內(nèi)，廣泛用于老一代高等級(jí)計(jì)量?jī)x器和標(biāo)準(zhǔn)電阻中，我有一篇專門的文章做過(guò)詳細(xì)介紹。二手價(jià)格大約50元/只。

8. 塑封塊電阻。由于采用鎳鉻電阻合金和補(bǔ)償技術(shù)，溫度系數(shù)可以做的非常低，甚至《1ppm/℃。但該電阻由于密封不太好因此老化特性不是很好，只能保證25ppm/年，典型值12.5ppm/年。新品價(jià)格約50元/只，二手約20元/只。這樣的電阻也常常被音響發(fā)燒友采用，因?yàn)槌松鲜鎏匦酝猓€具備超低噪音和無(wú)感等優(yōu)良特性。

9. 金封塊電阻，這是目前最高等級(jí)的電阻，內(nèi)部結(jié)構(gòu)同上但采用金屬陶瓷密封（外形類似晶振），徹底杜絕外界老化因素，同時(shí)零溫度系數(shù)技術(shù)使得溫度系數(shù)達(dá)到很難測(cè)量出來(lái)的程度。老化典型值2ppm/年，有的達(dá)到0.5ppm/年以下。新品價(jià)格大約400元/只，西方國(guó)家對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖，嚴(yán)禁進(jìn)口用于軍事目的，連8位半的萬(wàn)用表3458A也僅僅用了一只（做內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)電阻）。

應(yīng)該看到，即便是同一類的電阻，不同廠家、不同時(shí)代的產(chǎn)品，差別也很大，這里只是盡量找一個(gè)典型的范圍而已。

附：指針萬(wàn)用表最好用什么電阻呢？

選擇電阻要看萬(wàn)用表的等級(jí)，一般采用等級(jí)的1/4或1/5，比如2.5級(jí)的選0.5%，1級(jí)的選0.2%或0.25%。

線繞的是最好的，穩(wěn)定而且溫度系數(shù)小，但阻值高的很難做，因此大部分是低阻值的用線繞。唯一見(jiàn)有5M電阻仍然用線繞的是MF35。

電壓測(cè)量檔等需要3M到5M的高阻值電阻，一般只能選金屬膜的。而高阻高精度的金屬膜也比較難，需要高阻膜（這樣穩(wěn)定性可能要變差）、大體積。傳統(tǒng)的紅袍RJJ精密金屬膜是很合適的。

業(yè)余條件下如果很追求性能，可選用6環(huán)1M金屬膜0.1%的電阻多個(gè)進(jìn)行串聯(lián)。