詳解模擬電路中常用電阻參數(shù)

1、電阻是一個(gè)普通的元件，卻有不普通的門道。電阻的參數(shù)有很多， 平時(shí)我們一般關(guān)注值、精度、額度功率，這三個(gè)指標(biāo)合適即可。誠然，在數(shù)字電路中，我們無需關(guān)注太多的細(xì)節(jié)，畢竟只有1和0的數(shù)字里面，不大計(jì)較微乎其微的影響。但是在模擬電路中，當(dāng)我們使 用精準(zhǔn)的電壓源，或者對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，又或者放大一個(gè)微弱的信 號(hào)時(shí)，阻值的小小變動(dòng)都會(huì)帶來很大的影響了。在與電阻斤斤計(jì)較的時(shí) 候，當(dāng)然就是在處理模擬信號(hào)的場合了，后面就根據(jù)模擬電路應(yīng)用分析 下電阻各參數(shù)的影響。01電阻的額度阻值電阻的額度阻值的選擇往往被應(yīng)用固定了，比如對(duì)一個(gè)LED燈限流,或者對(duì)某個(gè)電流信號(hào)取樣，電阻的阻值基本沒有其他選擇。但是有些場合，對(duì)電

2、阻的選擇卻有多種，比如對(duì)一個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行放大。如圖1所示，放大倍數(shù)跟 R2與R3的比例有關(guān)，與 R2、R3的值無關(guān)。這時(shí)選擇電阻的阻值還是有根據(jù)的：?電阻阻值越大，熱噪聲就越大，放大器的性能就越差；?電阻阻值越小，工作時(shí)電流越大，電流噪聲也就越大，放大器的性能就 越差；?這是很多放大電路的電阻是幾十K的原因了，有需要用到大阻值的地方，或者是使用電壓跟隨器，或者使用T型網(wǎng)絡(luò)來避免。02電阻的精度電阻的精度很好理解，這里不啰嗦了。電阻的精度一般有1%ffi 5%,精密的要0.1%等。0.1%的價(jià)格大約是 1%的十倍，1%的價(jià)格大約是 5%的 1.3 倍。一般地，精度代號(hào)A=0.05%、B=0.1%

3、、C=0.25%、D=0.5%、F=1%、G=2% J=5%、K=10%、 M=20%o03電阻的額度功率電阻的功率本來很簡單，但是往往容易用得不恰當(dāng)。比如2512的貼片電阻，額度功率是 1W,根據(jù)電阻的規(guī)格書，溫度超過 70攝氏度時(shí)，電 阻就要降額使用。2512的貼片電阻到底能用到多大的功率呢？在常溫下，如果 PCB焊盤沒有特殊散熱處理， 2512的貼片電阻功率 達(dá)到0.3W時(shí)，溫度就可能要超過100甚至120攝氏度了。在 125攝氏度的溫度下，根據(jù)溫度降額曲線， 2512的額度功率需降額到30%了。這種情況在任何封裝的電阻都需要注意的，不要迷信標(biāo)稱功率，關(guān)鍵的位 置最好再三確認(rèn)避免留下隱患

4、。04電阻的耐壓值電阻的耐壓值一般比較少提，特別是新手，往往沒有什么概念，以 為電容才有耐壓值。電阻兩端能夠施加的電壓，一個(gè)是由額度功率決定， 要保證功率不超過額度功率，另外就是電阻的耐壓值了。雖然電阻體的功率不超過額度功率，但是過高的電壓會(huì)導(dǎo)致電阻不 穩(wěn)定、電阻引腳間爬電等故障，在使用時(shí)需根據(jù)使用的電壓選擇合理的 電阻。部分封裝的耐壓值包括：0603=50V , 0805=100V , 1206至2512=200V , 1/4W插件=250V。而且，時(shí)間應(yīng)用中，電阻上的電壓應(yīng)該 比額度耐壓值小 20%以上，不然時(shí)間一長就容易出問題了。1、元器件的定義與分類o 定義：歐洲空間局ESA標(biāo)準(zhǔn)中的定

5、義：完成某一電子、電氣和機(jī)電功能，并由一個(gè)或 幾個(gè)部分構(gòu)成而且一般不能被分解或不會(huì)破壞的某個(gè)裝置。定義：在電子線路或電子設(shè)備中執(zhí)行電氣、電子、電磁、機(jī)電或光電功能的基本單元，該基本單 元可由一個(gè)或多個(gè)零件組成，通常不破壞是不能將其分解的。o分類：兩大類元件：在工廠生產(chǎn)加工時(shí)不改變分子成分的成品，本身不產(chǎn)生電子，對(duì)電壓、 電流無控制和變換作用。器件：在工廠生產(chǎn)加工時(shí)改變了分子結(jié)構(gòu)的成品，本 身能產(chǎn)生電子，對(duì)電壓電流的控制、變換（放大、開關(guān)、整流、檢波、振蕩和調(diào) 制等），也稱電子器件。?電阻最可靠的元件之一失效模式：開路、機(jī)械損傷、接點(diǎn)損壞、短路、絕緣擊穿、焊接點(diǎn)老化造成的電阻值漂移量超過容差?電

6、位器失效模式：接觸不良、滑動(dòng)噪聲大、開路等?二極管 ?集成電路失效模式：漏電或短路，擊穿特性劣變，正向壓降劣變，開路可高阻失效機(jī)理：電遷移，熱載流子效應(yīng)，與時(shí)間相關(guān)的介質(zhì)擊穿（TDDB）,表面氧化層缺陷，絕緣層缺陷，外延層缺陷? 聲表面波器件? MEMSE力傳感器MEM器件的主要失效機(jī)理：o（1）粘附 兩個(gè)光滑表面相接觸時(shí)，在力作用下粘附在一起的現(xiàn)象；o（2）蠕變 機(jī)械應(yīng)力作用下原子緩慢運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象；變形、空洞；o （ 3）微粒污染 阻礙器件的機(jī)械運(yùn)動(dòng)；o（4）磨損 尺寸超差，碎片卡入；o （ 5）疲勞斷裂 疲勞裂紋擴(kuò)展失效。? 真空電子器件（vacuum electronic device）指

7、借助電子在真空或者氣體中與電磁場發(fā)生相互作用，將一種形式電磁能量轉(zhuǎn)換為另一種形式電磁能量的器件。具有真空密封管殼和若干電極，管內(nèi)抽成真空，殘余氣體壓力為10-410-8帕。有些在抽出管內(nèi)氣體后，再充入所需成分和壓強(qiáng)的氣體。廣泛用于廣播、通信、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、自動(dòng)控制、電子對(duì)抗、計(jì)算機(jī)終端顯示、醫(yī)學(xué)診斷治療等領(lǐng)域。真空電子器件按其功能分為：o 實(shí)現(xiàn)直流電能和電磁振蕩能量之間轉(zhuǎn)換的靜電控制電子管；o將直流能量轉(zhuǎn)換成頻率為300兆赫3000吉赫電磁振蕩能量的微波電子管；o 利用聚焦電子束實(shí)現(xiàn)光、電信號(hào)的記錄、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換和顯示的電子束管；o 利用光電子發(fā)射現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的光電管；o 產(chǎn)生X 射線的

8、X 射線管；o 管內(nèi)充有氣體并產(chǎn)生氣體放電的充氣管；o 以真空和氣體中粒子受激輻射為工作機(jī)理，將電磁波加以放大的真空量子電子器件等。自 20 世紀(jì) 60 年代以后，很多真空電子器件已逐步為固態(tài)電子器件所取代，但在高頻率、大功率領(lǐng)域，真空電子器件仍然具有相當(dāng)生命力，而電子束管和光電管仍將廣泛應(yīng)用并有所發(fā)展。1 真空電子器件里面就包含真空斷路器，真空斷路器具有很多優(yōu)點(diǎn)，所以在變電站上應(yīng)用很多。真空斷路器已被快易優(yōu)收錄，由于采用了特殊的真空元件，隨著近年來制造水平的提高，滅弧室部分的故障明顯降低。真空滅弧室無需檢修處理，當(dāng)其損壞時(shí)，只能采取更換。真空斷路器運(yùn)行中發(fā)生的故障以操作機(jī)構(gòu)部分所占比重較大，

9、其次為一次導(dǎo)電部分，觸頭導(dǎo)電桿等。第二章 元器件制造工藝與缺陷1、芯片加工中的缺陷與成品率預(yù)測芯片制造缺陷的分類：o 全局缺陷：光刻對(duì)準(zhǔn)誤差、工藝參數(shù)隨機(jī)起伏、線寬變化等；在成熟、可控性良好的工藝線上，可減少到極少，甚至幾乎可以消除。o 局域缺陷：氧化物針孔等點(diǎn)缺陷，不可完全消除，損失的成品率更高。o 點(diǎn)缺陷： 冗余物、丟失物、氧化物針孔、結(jié)泄漏來源：灰塵微粒、硅片與設(shè)備的接觸、化學(xué)試劑中的雜質(zhì)顆粒。2、混合集成電路的失效混合集成電路工藝：o IC 工藝： 氧化、擴(kuò)散、鍍膜、光刻等厚膜工藝：基板加工、制版、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)、激光調(diào)阻、分離元器件組裝等薄膜工藝：基板加工、制版、薄膜制備、光刻、電鍍

10、等失效原因：元器件失效：31%：連失效：23%引線鍵合失效、芯片粘結(jié)不良等沾污失效：21聯(lián)于混合集成電路：按制作工藝，可將集成電路分為：（1）半導(dǎo)體集成電路（基片：半導(dǎo)體）即：單片集成電路（固體電路）工藝：半導(dǎo)體工藝（擴(kuò)散、氧化、外延等）（2）膜集成電路（基片：玻璃、陶瓷等絕緣體）工藝：薄膜集成電路一一真空蒸鍍、濺射、化學(xué)氣相沉積技術(shù)厚膜集成電漿料噴涂在基片上、經(jīng)燒結(jié)而成（絲網(wǎng)印刷技術(shù)）3、混合集成電路（Hybrid Integrated Circuit ）特點(diǎn)：充分利用半導(dǎo)體集成電路和膜集成電路各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的目的；工藝：用膜工藝制作無源元件，用半導(dǎo)體IC或晶體管制作有源器件。三種

11、集成電路的比較：混合IC膜IC半導(dǎo)體IC成本低批量時(shí)成本下降在批量時(shí)下降1可靠性好可靠性好可靠性最好自由度大自由度較大自由度受限制設(shè)計(jì)周期短設(shè)計(jì)周期較短設(shè)計(jì)周期長1Q-1M Q1Q10M Q10310* Q1*10gF12gF50pF10mH100HH不能實(shí)現(xiàn)無源元件精度二±10% 有源器件精度：±10 20%無源元件精度：±5% 有源器件精度；±10 20%無源元件精度： 之 士203。 差有源器件精度： ±203Q% 差集成度較低集成度較高集成度最高超高須、大（極低）功率、 高壓大電流、元件類型 多的電路含無源元件多、阻值范 惘寬、精度高、

12、跟蹤溫 度系數(shù)好的模擬電路有源器件多，數(shù)字電 路，脈沖電路，標(biāo)準(zhǔn) 化模擬電路05電阻的溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)是描述電阻隨溫度變化的參數(shù)。這個(gè)主要由電阻的材料決定的，一般厚膜片式電阻0603以上的封裝都可以做到 100ppm/ C,意思就是該電阻環(huán)境溫度變化 25攝氏度時(shí)，電阻值有可能變化了0.25% （如果是12bit 的ADC, 0.25%的變化也就是 10個(gè)LSB 了。所以像AD620這樣的運(yùn)放，僅靠一個(gè)電阻調(diào)整放大倍數(shù)的，很多老工程師不會(huì)貪方便而使用，他們會(huì)使用常規(guī)電路，通過兩個(gè)電阻的比例 調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，當(dāng)電阻是相同類型的電阻時(shí)，溫度引起的阻值變化不會(huì) 帶來比例的變化，電路就更穩(wěn)定。在要求更高的精密儀表，會(huì)使用金屬 膜電阻，他們的溫漂做到 10至20Ppm是容易的，當(dāng)然也就貴點(diǎn)?？傊?，在儀表類的精密應(yīng)用中，溫度系數(shù)絕對(duì)是很重要的一個(gè)參數(shù)， 電阻不精準(zhǔn)可以在校準(zhǔn)時(shí)調(diào)整參數(shù)，電阻隨外界溫度的變化是控制不了 的。06電阻的結(jié)構(gòu)電阻的結(jié)構(gòu)比較多，這里提下能想起來的應(yīng)用。機(jī)器的啟動(dòng)電阻，一般是用電阻對(duì)大容量的鋁電解進(jìn)行預(yù)充電，充