Kiss Zoltán - kelet-Európai értékesítési vezető Endrich GmbH.
Vékonyréteg precíziós ellenállások - SUSUMU
2015 április 13.
Összefoglalás :
Az elektronikai áramkörökben használt precíziós ellenállások kiválasztásakor a tervezőmérnöknek rendkívül körültekintően kell eljárnia. Az alacsony tolerancia - a gyártáskor mért ellenállásérték és a célzott érték eltérése – biztosítja, hogy a végtermék gyártásakor lényegében azonos értékekkel számolhatunk. Az áramkör stabilítása feltételezi, hogy az alkalmazott ellenállás nem változik időben, a hőmérséklet függvényében, vibráció vagy egyéb környezeti hatások következtében. Minden, az eredeti ellenállástól való eltérés a rendszer stabilitásának rovására mehet, természetesen alkalmazástól függően eltérő mértékben. A digitális áramkör kevésbé érzékeny ezekre a változásokra, azonban analóg mérőkapcsolások esetén komoly problémák merlhetnek fel. Írásunkban áttekintjük a stabilitást befolyásoló jellemzőket és bemutatunk néhány érdekes családot a japán SUSUMU kínálatából.
A stabilitást befolyásoló jellemzők
Az ellenállás stabilitását elsősorban a hőmérsékletváltozásnak való kitettség befolyásolja. Ezek és az egyéb hatások a következőképpen részletezhetők:
- TCR (Tempeature Coefficient of Resistance): Az ellenállásváltozás termikus koefficiense, mely az ellenállás változását írja le a környezeti hőmérséklet változásának függvényében.
Definíciója a következő: 
[ppm/°C], ahol - R1: Az ellenállás értéke T1 szobahőmérsékleten;
- R2: Az ellenállás értéke T2 üzemi hőmérsékleten
Bizonyos alkalmazásokban a nagy TCR előnyős, például hőmérsékletméréskor használatos termisztorok esetében, azonban precíziós ellenállások esetén ez az érték ideálisan nagyon alacsony kell, hogy legyen.
- PCR (Power Coefficient): A hirtelen fellépő nagy energiaváltozás következtében fellépő önmelegedés (I2R) okozta termikus sokk hatása.
- Nagy terhelésnek, vagy hosszú ideig tartó magas hőmérsékletnek való kitettség (load life stability)
- Ismétlődő stressz (gyakori ki- és bekapcsolási terhelés) – temperature cycling
- Rövid ideig tartó túlterhelés (STO- short Time Overload), mely a hirtelen hőtágulás hatására mechanikai erőhatást ébreszt az alkatrészben és jelentős változást okozhat annak ellenállásában.
- ESD- az elektrosztatikus feltöltődés rejtett hibákat okozhat az ellenállásban
SUSUMU precíziós vékonyréteg ellenállások
Alacsony zaj eléréséhez speciális anyagot kell használni, ezért elsősorban (DC közeli) kisebb frekvenciákon és kis feszültségen vékonyréteg chip ellenállások használata javasolt.
A vékonyréteg alkalmazása mellett a kis (nm) és egyenletes méretű részecskék között az elektronáram egyenletesebb, mint a vastagréteg ellenállásokban, ahol azok eltérítődése zajt okoz.
Nagy frekvencián a skin effektus lép fel, azaz az elektronok a vezető felületéhez közel áramolnak. A vékonyréteg ellenállásban ez a hatás elhanyagolható, annak vékony volta miatt.
A fémek általában pozitív, a nem- és félvezetők negatív TCR értékkel rendelkeznek. A vastagréteg ellenállások általában fémek és nem vezető anyagok kompozitjai, így nagyobb ellenállásértéken a domináns szigetelő anyagok miatt negatív, kis ellenállás értékek mellett a domináns fém komponensek miatt pozitív TCR a jellemző. A SUSUMU vékonyréteg ellenállásai jellemzően a 0 TCR közelében maradnak.
| URG | Extrém alacsony TCR és hosszú stabilitás |
|---|---|
| RG | Nagy megbízhatóságú autóipari sorozat |
| RR | Standard vékonyréteg ellenállás |
| RM | Nagyon alacsony tolerancia és TCR , ellenállás hálózatok |
| RT | Trimmelhető vékonyréteg ellenállás |
| PRG | Hoszzúoldali kivezetéses és nagyteljesítményű vékonyréteg ellenállás |
| RGA | Arany kivezetéssel ellátott ellenállás |
| NRG | Orvoselektronikai alkalmazásokhoz kifejlesztett nem mágneseződő ellenállás |
Trimmelhető vékonyréteg ellenállások
Az elektronikai áramkörök tervezői sok esetben trimmer, vagy forgó potenciométereket alkalmaznak a gyártás utosó (teszt)fázisában végzendő finombállításokhoz. Sok esetben ez a megoldás komoly veszélyeket hordoz magában, mert az elállítódás, vagy az ellenállás érték eltolódása, illetve az esetleges zaj instabillá teszi az áramkört. A SUSUMU erre is kínál megoldást a trimmelhető vékonyréteg ellenállás család (RT) bevezetésével. A lézeres vágástechnikával elkészített eredeti precíziós ellenállást, a gyártósoron további lézeres kezeléssel pontosan a kívánt ellenállás értékre lehet trimmelni. Ezzel nagységrendekkel javul a pontosság és a hosszútávú stabilitás is.
Precíziós feszültségosztók – Elenálláshálók
A diszkrét precíziós ellenállásokból épített feszültségosztók pontossága nagyban függ az alkalmazott alkatrészek egyedi TCR értékeinek szórásától. Ha azonban, az ellenállások közös tokban, lézeres vágással, azonos anyagból egy időben készülnek, akkor bármi is történik az ellenállásokkal a hőmérsékletváltozás hatására, azok egyforma TCR értékei miatt a feszültségek aránya változatlan marad.
Az RM sorozatok 1:1 ... 1:500 ellenállás arányokkal, 0.5%.0,01% toleranciával és 0.5ppm/K..5ppm/K TCR értékekel rendelkeznek. A SUSUMU nagy megbízhatóságú, hosszú élettartamú, kénálló kivitelű ellenálláshálói nagyon népszerűek az autóipari, méréstechnikai és orvoselektronikai alkalmazásokban.
| Megosztás a Facebookon | Megosztás a LinkedIn-en |
Hivatkozások
A cikk megjelent az alábbi helyeken:
| # | Média | Link |
|---|---|---|
| 1 | Elektronet 2015/3 | Elektronet : elektronikai informatikai szakfolyóirat, 2015. (24. évf.) 3. sz. 24-25. old. |
| 2 | Elektronet online | Vékonyréteg-precíziós ellenállások – SUSUMU |
| 3 | English version | Thin film precision resistor families – SUSUMU |
| 4 | TechStory M2M | Vékonyréteg-precíziós ellenállások |
| 5 | South-East European Industrial Market 2016/4 | Thin-film precision resistors - Susumu |