毫歐姆電阻在汽車電子系統(tǒng)中的應(yīng)用

長(zhǎng)期穩(wěn)定性

　　對(duì)于任何傳感器來說，長(zhǎng)期穩(wěn)定性都非常重要。甚至在使用了一些年后，人們都希望還能維持早期的精度。這就意味著電阻材料在壽命周期內(nèi)一定要抗腐蝕，并且合金成分不能改變。要使測(cè)量元件滿足這些要求，可以使用同質(zhì)復(fù)合晶體組成的合金，通過退火和穩(wěn)定處理的生產(chǎn)制程，以達(dá)到基本熱力學(xué)狀態(tài)。這樣的合金的穩(wěn)定性可以達(dá)到ppm/年的數(shù)量級(jí)，使其能用于標(biāo)準(zhǔn)電阻。

　　圖2 是表面貼裝電阻的典型長(zhǎng)期穩(wěn)定性曲線，可以看出在140℃下老化1000小時(shí)后阻值只有大約-0.2%的輕微漂移，這是由于生產(chǎn)過程中輕微變形而導(dǎo)致的晶格缺損造成的。阻值漂移很大程度上由高溫決定，因此在較低的溫度下比如+100℃，這種漂移實(shí)際是檢測(cè)不出來的。

　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　圖2? 表面貼裝電阻的典型長(zhǎng)期穩(wěn)定性曲線

四端子連接

　　在低阻值電阻中，端子的阻值和溫度系數(shù)的影響往往是不能忽略的，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮這些因素，可以使用附加的取樣端子直接測(cè)量金屬材料兩端的電壓。如圖3所示，一個(gè)四端子的連接將允許測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際用到的阻值為R0，而普通的連接的阻值為R0+2xRCu 。例如，10 mm長(zhǎng)0.3 mm線徑的銅線會(huì)增加2.4 mW的RCu阻值，4mm長(zhǎng)0.2mm寬 35mm厚度的PCB引線的RCu阻值是10mW。

　　　　　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　　圖3? 一個(gè)四端子的連接將允許測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際用到的阻值為R0，
　　　　　　　　　　　　　而普通的連接的阻值為R0+2xRCu

　　這些例子都表明有缺陷的電阻結(jié)構(gòu)或者布線不合理都會(huì)導(dǎo)致非常大的誤差，對(duì)于10毫歐兩端子電阻器，銅連接線占了總阻值的24%，甚至很短的4mm的PCB布線已經(jīng)使阻值翻倍。電阻材料和銅端子焊接前的結(jié)合面清理工藝可以減少端子的附加阻值，但是TCR的影響依然存在。

　　如圖4描述的實(shí)例中，銅的比例小到只有2%(相比前面24%的例子)，然而TCR卻從接近0升高到80ppm/K。對(duì)于這樣結(jié)構(gòu)的低阻值電阻器，如果在在技術(shù)文檔中只列出合金材料本身的TCR絕對(duì)是不可以被接受也是沒有價(jià)值的。

　　　　　　　　　　
　　　　　圖4? 四端子連接使得測(cè)量系統(tǒng)可以從高可靠性的感測(cè)元件直接獲取信號(hào)

　　由電子束焊接的銅-錳鎳銅電阻實(shí)際上具有這樣低的端子阻值，通過合理的布線可以作為兩端子電阻使用而接近四端子連接的性能。但是在設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意取樣電壓的信號(hào)連線不能直接連接取樣電阻的電流通道上，如果可能的話，最好能夠從取樣電阻下面連接到電流端子并設(shè)計(jì)成微帶線。

高負(fù)載功率

　　因?yàn)殡娮璨牧系膶?dǎo)熱性比銅要差，并且大多數(shù)電阻使用厚度在20-150mm之間的蝕刻結(jié)構(gòu)的合金箔，因此無法通過電阻材料到端子散熱。解決方案之一就是用一層薄的導(dǎo)熱良好的粘合劑把電阻合金箔粘合到同樣有良好導(dǎo)熱性的底板材料上(銅或鋁)。這種結(jié)構(gòu)可以有效地將熱量傳導(dǎo)給周圍環(huán)境，保證了電阻器具有非常低的熱內(nèi)阻(典型值為10-30K/W)。(ISA-PLAN系列的電阻使用該技術(shù)制造，譯者注)

　　這種結(jié)構(gòu)的電阻可以在非常高的溫度下滿負(fù)荷工作，如圖5所示在很高的溫度下才出現(xiàn)功率折減；同時(shí)，電阻材料的溫度可以維持在較低水平，這就可以有效改善電阻的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和因溫度而引起的阻值變化。
　　　　　　
　　對(duì)于使用復(fù)合結(jié)構(gòu)的極低阻值的電阻器，電阻合金的橫截面積和機(jī)械強(qiáng)度很大，所以沒必要使用底板，這也就意味著電阻材料具有足夠低的熱內(nèi)阻，例如對(duì)于1毫歐的電阻，熱內(nèi)阻大約10K/W，但是100微歐的電阻，熱內(nèi)阻只有1K/W了。(ISA-WELD系列的電阻使用該技術(shù)制造，譯者注)

　　　　　　　　
　　　　　　圖5? 由于自身的低熱內(nèi)阻，只有在高溫下才出現(xiàn)功率折減

低電感

　　在當(dāng)今的很多應(yīng)用中需要測(cè)量和控制高頻電流，分流器的寄生電感參數(shù)也得到了大幅改善。表面貼裝電阻器的特殊的低電感平面設(shè)計(jì)和合金材料的抗磁特性，金屬底板，以及四引線連接都有效降低了電阻器的寄生電感。