電阻噪聲大？電阻工藝關(guān)系到電阻噪聲水平

眾所周知，電子系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲是制約其性能、質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵因素之一。噪聲的大小決定了系統(tǒng)的分辨率和可檢測(cè)最小信號(hào)幅度。而分立元件，以電阻器為代表，是系統(tǒng)噪聲的主要來(lái)源之一。在一些高端精密設(shè)備上，如發(fā)燒友音箱、精密電橋等等，要求電阻具有極低的噪聲水平。

電阻器總噪聲由多個(gè)成分組成，與信號(hào)檢測(cè)密切相關(guān)的主要是熱噪聲(Thermal noise)和電流噪聲(Current noise)。

熱噪聲，起源于晶體中載流子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)。對(duì)于電阻器件，其熱噪聲只與阻值和溫度有關(guān)，噪聲功率譜表達(dá)式：

ST=4kTR

(玻爾茲曼常數(shù)k=1.38×10-23, T為絕對(duì)溫度，R為電阻值)

當(dāng)電阻的阻值和溫度相同，任何工藝類型的電阻器的熱噪聲量級(jí)均相同。

電流噪聲，是電阻噪聲主要貢獻(xiàn)者，也是我們研究的主要對(duì)象。它指載流子在外加電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，并不斷遭到晶粒邊界與缺陷的阻擋與散射，產(chǎn)生載流子的阻滯效應(yīng)，宏觀上引起電壓漲落的現(xiàn)象。其噪聲功率譜密度：

（K為取決于電阻元件材料及其制造工藝的參數(shù)，I為通過(guò)電阻的直流電流，R為電阻阻值，f為頻率）

可以看出電阻的材料與制程工藝對(duì)電流噪聲的影響巨大。

電阻材料晶粒越小、缺陷數(shù)量與雜志濃度越低，那么其電流噪聲也越低。在國(guó)際上，常用電流噪聲系數(shù)(Noise Index)來(lái)描述不同電阻工藝的電流噪聲水平：

電阻兩端每一伏特直流電壓在十倍頻程內(nèi)產(chǎn)生的均方根噪聲電壓(μV)的對(duì)數(shù)值，用dB表示；

u是十進(jìn)位帶寬上的均方根噪聲電壓VRMS（噪聲電壓有效值），而U是電阻器上的直流電壓降。

市場(chǎng)上，不同類型的電阻，其電阻電流噪聲水平不同：

① 基于復(fù)合電阻材料(如碳和厚膜)的電阻器的電流噪聲等級(jí)最高。這是由于這些電阻元件材料的顯著非均質(zhì)性造成的。這些復(fù)合材料中的導(dǎo)電路徑是由隔離矩陣中相互接觸的導(dǎo)電粒子形成的。當(dāng)電流流經(jīng)這些“接觸位置”中的不穩(wěn)定接觸點(diǎn)時(shí)，它們便產(chǎn)生噪聲。

② 薄膜電阻具有相當(dāng)強(qiáng)的均質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此噪聲較低。電阻薄膜是通過(guò)在陶瓷基板上蒸發(fā)或者噴濺電阻材料而形成。在制程上，通過(guò)選擇平滑基片材料，調(diào)整濺射工藝，把控濺射材料的鈍度，通?？梢源蟠鬁p少濺射薄膜中的缺陷數(shù)量與雜質(zhì)濃度。

③ 箔電阻通過(guò)真空熔煉鎳鉻合金，并多少冷軋成箔片，經(jīng)過(guò)熱處理的箔片貼在陶瓷板上。相比于濺射的鎳鉻薄膜，箔片晶格更加均勻整齊，大大降低了噪聲產(chǎn)生的幾率。

下列為不同工藝電阻噪聲水平對(duì)比圖：

開(kāi)步電子PZFR系列箔電阻，噪聲水平在-42dB。

我們以繞線電阻為例，當(dāng)電路中有直流電流經(jīng)過(guò)非線繞電阻時(shí)，就有一種有別于熱噪聲的所謂電流噪聲電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)。電阻的電流噪聲電動(dòng)勢(shì)和電阻兩端的直流電壓大體上成正比，而其功譜密度則和頻率成反比。由于人們很難從測(cè)量系統(tǒng)中排除被測(cè)電阻的熱噪聲和放大器的內(nèi)部噪聲對(duì)電流噪聲測(cè)量的干擾，為了測(cè)定電流噪聲電動(dòng)勢(shì)，就必須測(cè)得測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)噪聲，即被測(cè)電阻的熱噪聲和噪聲放大器的內(nèi)部噪聲。

電阻的戴維寧噪聲模型由噪聲電壓源和純電阻構(gòu)成

電阻的噪聲大小其實(shí)牽扯很多因素，通常與電阻的噪聲和電阻的電流噪聲電動(dòng)勢(shì)、電阻的材料、結(jié)構(gòu)和工藝等復(fù)雜因素有關(guān)，這些因素都是電阻產(chǎn)生噪聲的原因之一。出于此類因素，很多研發(fā)電阻公司在解決電阻噪聲問(wèn)題上都有不同的設(shè)計(jì)方案，而目前C&B開(kāi)步電子針對(duì)不同行業(yè)研發(fā)不同工藝的電阻器，加大對(duì)電阻材料和技術(shù)的研發(fā)力度，使得高精密電阻器的噪聲都會(huì)降低到一定的水平。

目前眾多電阻噪聲測(cè)量設(shè)備都可以對(duì)電阻進(jìn)行噪聲測(cè)試，通過(guò)測(cè)量活動(dòng)電阻的電流噪聲和其他數(shù)據(jù)信息，所得的測(cè)量數(shù)據(jù)可以精準(zhǔn)的反饋電阻的性能。另一方面電阻噪聲的大小也反應(yīng)出電阻的工業(yè)制作水平，與傳統(tǒng)電阻相比而言高端精密電阻器的噪聲就非常小，其實(shí)是精密電阻器在工藝上、材料、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了優(yōu)化處理，這種類型的精密電阻器噪聲非常小，很大程度上滿足了很多高端儀器對(duì)電阻噪聲小的精密電阻器的需求。

開(kāi)步電子與電阻技術(shù)

經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，開(kāi)步電子逐步確立了以專業(yè)級(jí)電阻為核心產(chǎn)品的發(fā)展戰(zhàn)略，不僅與全球主流電阻制造商密切合作，而且不遺余力地提升自身科研與生產(chǎn)能力，已成為享譽(yù)國(guó)內(nèi)外的專業(yè)電阻供應(yīng)商。

開(kāi)步電子擁有經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)工程師的需求研發(fā)高性能的專業(yè)電阻；市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)團(tuán)隊(duì)針對(duì)行業(yè)特點(diǎn)和多年的數(shù)據(jù)積累，為工程師量身打造了國(guó)內(nèi)最便捷的電阻選型和一站式采購(gòu)電商平臺(tái)；高標(biāo)準(zhǔn)的電阻檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，可為工程師提供可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。

豐富的產(chǎn)品線，專業(yè)的服務(wù)，權(quán)威的檢測(cè)服務(wù)是我們不變的承諾；為工程師排憂解難，消除后顧之憂是我們始終的追求。