本文将讨论以@@下主题@@。
1. 什么是@@ TCR？
2. 如@@何确定@@ TCR？
3. 结构如@@何影响@@ TCR 性能@@？
4. 各种应用中的@@@@@@ TCR
5. 如@@何比较规格书@@
因果关系@@
电阻@@是导致电子@@运动在@@金属或@@金属合金的@@晶格内偏离其理想路径的@@各种因素综合作用的@@结果@@。当电子@@遇到晶格内的@@缺陷或@@瑕疵时@@，会引起扩散@@。这增加了电子@@行走的@@路径@@，导致阻力增加@@。这些缺陷和@@瑕疵可能是由以@@下原因造成的@@@@：
电阻@@温度系数@@@@（TCR 或@@ RTC）是上述缺陷的@@热能因素的@@特征@@。假设晶粒结构没有因极端脉冲@@/过载事件导致的@@高温而@@改变@@，则当温度恢复到参考温度时@@，这种电阻@@变化带来的@@影响是可逆的@@@@。对于@@ Power Metal Strip® 和@@ Power Metal Plate™ 产品@@，这将是一个导致电阻@@@@合金@@超过@@ 350℃ 的@@温度@@。
这种由温度引起的@@电阻@@变化@@以@@@@ ppm/°C 为单位来测量@@，并且不同@@材料之间@@的@@差异很大@@。例如@@@@，锰铜合金的@@@@ TCR < 20 ppm/°C（在@@ 20°C 至@@ 60°C 之间@@），而@@端接部分使用的@@铜的@@@@ TCR 约为@@ 3900 ppm/°C。ppm/°C 的@@另一种@@@@表@@示方法@@可能更易于考虑@@，即@@ 3900 ppm/°C 与@@ 0.39%/°C 相同@@。这些数字看起来虽然@@很小@@，但当你考虑到由于温度上升@@@@ 100°C 而@@导致的@@电阻@@变化@@时就不容小觑了@@。对于@@铜来说@@，这将导致@@ 39% 的@@电阻@@变化@@。
另一种@@@@ TCR 效果可视化的@@方法@@是用材料随温度变化的@@膨胀率来考虑@@（图@@ 1）。考虑材料不同@@的@@棒@@@@ A 和@@棒@@@@ B，它们的@@长度都是@@ 100 m。棒@@ A 以@@ +500 ppm/°C 的@@速度改变长度@@，棒@@ B 以@@ +20 ppm/°C 的@@速度改变长度@@。145℃ 的@@温度@@变化将导致棒@@@@ A 的@@长度增加@@ 7.25 m，而@@棒@@@@ B的@@长度只增加@@ 0.29 m。下面是比例@@ (1/20) 表@@示法@@，可直观地表@@示差异@@。棒@@ A 的@@长度变化非常明显@@，而@@棒@@@@ B 的@@长度没有明显变化@@。
图@@ 1：一种@@ TCR效果的@@可视化方法@@是利用材料随温度升高的@@膨胀率来考虑@@ TCR。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
该方法@@也适用于电阻@@@@，因为较低@@的@@@@ TCR 将导致更稳定的@@温度@@测量@@，这可能是由所用电源@@（导致电阻@@@@188足彩外围@@app 温度上升@@）或@@周围环境引起的@@@@。
如@@何测量@@ TCR
根据@@ MIL-STD-202 标准的@@@@ 304 方法@@，TCR 性能@@是基于@@ 25℃ 参考温度的@@电阻@@变化@@@@。在@@测量电阻@@值@@之前@@，改变温度并使待测设备@@达到平衡状态@@。利用差值@@确定@@ TCR。对于@@ Power Metal Strip WSL 型号@@，TCR 是在@@@@ -65°C 低温下测得@@，然后在@@@@ +170°C 下再次测量@@。公式如@@下@@。通常情况下@@，电阻@@随温度的@@升高而@@增大时@@，会使@@ TCR 为正@@。另外@@，请注意自热会因@@ TCR 而@@导致电阻@@@@变化@@。
工作温度@@ (t2) 通常由具体应用决定@@。例如@@@@，仪器的@@温度@@范围@@通常为@@ 0℃ 至@@ 60℃，而@@ -55℃ 至@@ 125℃ 是军事应用的@@典型范围@@。Power Metal Strip WSL 系列器件具有@@ -65°C 至@@ +170°C 工作温度@@范围内的@@@@ TCR，而@@WSLT 系列的@@温度@@范围@@扩展到@@ 275°C。
下面的@@表@@@@ 1 给出了与@@本文相关的@@一系列产品@@中使用的@@一些电阻@@材料的@@@@@@ TCR。
表@@ 1：各种电阻@@@@188足彩外围@@app 材料的@@@@ TCR (ppm/℃)。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
图@@ 2：不同@@ TCR 水平的@@比较@@@@，用电阻@@随温度变化的@@百分比表@@示@@。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
用下面等计算出在@@给定@@ TCR 下的@@电阻@@值@@的@@最大变化@@。
Vishay在@@其@@ https://www.vishay.com/resistors/change-resistance-due-to-rtc-calculator/ 网@@址上提供了在@@线@@ TCR 计算器@@。
结构如@@何影响@@ TCR
与@@传统全金属厚膜电流检测电阻@@器相比@@@@，Power Metal Strip 和@@ Power Metal Plate 系列具有卓越的@@@@ TCR 性能@@。厚膜电流检测电阻@@使用的@@材料主要是银@@，端接部分是银和@@铜@@。银和@@铜具有类似的@@大@@TCR 值@@。
图@@ 3：Vishay Power Metal Strip 电阻@@与@@典型金属条和@@厚膜电阻@@器的@@比较@@@@。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
Power Metal Strip 电阻@@器系列采用实心铜端子@@@@（图@@ 4 中第@@@@2 项@@），通过电子@@束焊接到低@@ TCR 电阻@@合金@@（第@@ 1 项@@），实现了低至@@@@@@ 0.1 mΩ 的@@阻值@@以@@及低@@ TCR。然而@@@@，与@@电阻@@合金@@@@ (< 20 ppm/°C) 相比@@，铜端子@@的@@@@ TCR 很高@@ (3900 ppm/°C)；由于需要较低@@的@@电阻@@值@@@@，因此这对整个@@ TCR 性能@@有一定的@@作用@@。
图@@ 4：Vishay Power Metal Strip 电阻@@的@@典型结构@@。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
铜端子@@为电阻@@合金@@提供了低电阻@@连接@@，使得@@电流在@@电阻@@@@188足彩外围@@app
上均匀分布@@，从而@@能为大电流应用提供更精确的@@电流测量@@。然而@@@@，与@@电阻@@合金@@@@ (< 20 ppm/°C) 相比@@，铜端子@@的@@@@ TCR 很高@@（3900 ppm/°C），由于需要非常小的@@电阻@@值@@@@，因此这对整个@@ TCR 性能@@造成很大的@@影响@@。具体如@@图@@@@ 5 所示@@，表@@明了铜端子@@和@@低@@ TCR 电阻@@合金@@是如@@何一起影响总电阻@@的@@@@。对于@@特定电阻@@结构的@@最低电阻@@值@@来说@@，铜在@@额定@@TCR 和@@性能@@方面变得更加重要@@。
图@@ 5：对于@@特定电阻@@结构的@@较低@@电阻@@值@@来说@@，铜在@@额定@@ TCR 和@@性能@@方面变得更加重要@@。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
这种影响可能发生在@@不同@@部件的@@不同@@电阻@@值@@范围内@@。例如@@@@，WSLP2512 的@@额定@@ TCR 在@@1 mΩ 时为@@ 275 ppm/°C，而@@ WSLF2512 的@@额定@@ TCR 在@@1 mΩ 时为@@ 170 ppm/°C。WSLF 的@@ TCR 较低@@，因为在@@相同@@电阻@@值@@下@@，铜端子@@的@@@@电阻@@值@@较低@@@@。
开尔文@@端子@@与@@端子@@@@ 2
开尔文@@（端子@@4）结构有两个好处@@：提高@@电流测量的@@可重复性和@@@@ TCR 性能@@。凹槽结构减少了测量中的@@电路内铜含量@@。表@@ 2 说明了开尔文@@端接的@@@@ WSK2512 与@@ 2 端子@@ WSLP2512 相比@@的@@优势@@。
表@@ 2：开尔文@@端接式@@ WSK2512 与@@ 2 端子@@WSLP2512 的@@比较@@。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
这里有两个关键的@@问题@@（在@@图@@@@ 6 中以@@@@ WSL3637 为例@@）
为什么不把凹槽一直延伸至@@电阻@@合金@@@@，以@@获得最佳@@ TCR？
这将带来一个新问题@@，因为铜材料会使@@电流待测区域形成低电阻@@率连接@@。凹槽一直延伸至@@电阻@@合金@@会导致对电阻@@合金@@中没有电流流过的@@那部分进行测量@@。这将造成测量电压的@@增加@@。这是铜@@ TCR 效应与@@测量精度@@、可重复性之间@@的@@折中方案@@。
我是否能够使用@@ 4 端子@@焊盘设计来获得同样的@@结果@@？
不能@@。虽然@@ 4 端子@@焊盘设计确实具有更好的@@测量可重复性@@，但并没有从测量电路中消除铜造成的@@影响@@@@。电阻@@器仍将在@@相同@@的@@额定@@@@ TCR 下工作@@。
图@@ 6：凹槽结构减少了电流检测测量中的@@电路内铜含量@@（此处所示@@为@@ Vishay Dale 的@@ WSL3637）。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
隆起式结构@@@@
开尔文@@端子@@零件并不限于平面@@（或@@扁平@@）式结构@@。例如@@@@，WSK1216 和@@ WSLP2726 是具有隆起结构的@@电阻@@器@@。采用这种结构的@@目的@@是为了节省板空间@@@@，而@@且还能最大限度地增大由低@@ TCR 电阻@@合金@@形成的@@那部分电阻@@@@。最大限度地增大电阻@@@@188足彩外围@@app 与@@开尔文@@端子@@相结合@@，形成了一个在@@非常低的@@电阻@@值@@@@（低至@@@@ 0.0002Ω）下具有低@@ TCR 并且具有高额定功率的@@小尺寸电阻@@器@@。
包覆结构与@@焊接结构@@
通过在@@电阻@@@@188足彩外围@@app 上涂抹薄薄的@@铜层而@@构建的@@端子@@也会影响@@ TCR 和@@测量可重复性@@。薄铜层可以@@通过包覆结构或@@电镀来实现@@。包覆结构是通过在@@极高压力下将铜片和@@电阻@@合金@@轧在@@一起@@，在@@两种材料之间@@形成均匀的@@机械结合而@@实现的@@@@。在@@这两种结构方法@@中@@，铜层的@@厚度通常为千分之几英寸@@，这使铜的@@影响降到最低并实现了一个更好的@@@@ TCR。这样做的@@代价是@@，当安装在@@电路板上时@@，电阻@@数值@@会略有偏移@@，因为薄铜层会妨碍电流在@@高电阻@@合金@@中均匀分布@@。在@@某些情况下@@，板安装电阻@@偏差的@@影响可能远大于被比较的@@电阻@@类型之间@@的@@@@ TCR 造成的@@影响@@。关于包覆结构的@@更多信息@@，参见@@ https://www.vishay.com/doc?30333。
另一个结构因素对电阻@@的@@@@ TCR 特性@@影响很小@@，因为铜和@@电阻@@合金@@的@@特性@@可能会相互抵消@@，使得@@ TCR 特性@@非常低@@。为了全面了解性能@@特征@@，可能需要对某一特定电阻@@进行详细的@@@@ TCR 测试@@。
应用中的@@@@ TCR（环境和@@所施加的@@功率@@）
虽然@@ TCR 通常被认为是对电阻@@器如@@何根据@@环境或@@环境条件发生变化的@@描述@@，但还有一个因素需要考虑@@：所施加的@@功率导致的@@温升@@。当施加功率时@@，将电能转化为热能@@，因此电阻@@会发热@@。这种由于施加功率而@@引起的@@温升也是与@@@@ TCR 有关的@@一个因素@@，有时也被称为电阻@@的@@功率系数@@ (PCR)。
PCR引入了另一个由结构驱动的@@层@@，它基于通过部件的@@热传导或@@内部热阻@@ Rthi。在@@高导热板上@@，热阻非常低的@@电阻@@会保持较低@@的@@电阻@@温度@@。例如@@@@ WSHP2818，该器件的@@大型铜端子@@和@@内部结构形成了热效率非常高的@@结构@@，这意味着相比@@应用的@@功率时不会有明显的@@温升@@。
不是所有的@@数据表@@都是相同@@的@@@@
比较多个制造商的@@产品@@规格可能会非常困难@@，因为有许多方法@@可用来呈现@@ TCR。一些制造商会列出@@188足彩外围@@app TCR，这只是产品@@整体性能@@的@@一部分@@，因为端接效应被忽略了@@。最重要的@@参数是包括端接效应的@@组件@@ TCR，也就是该电阻@@在@@应用中的@@@@表@@现@@。
在@@其@@他情况下@@，TCR 特性@@将在@@有限的@@温度@@范围@@内呈现@@，例如@@@@ 20°C 至@@ 60°C，而@@另一个可能在@@更宽的@@工作范围内呈现@@ TCR 特性@@，例如@@@@ -55°C 至@@ +155°C。当比较这些电阻@@时@@，为有限温度范围@@规定的@@@@电阻@@性能@@会优于为更大温度范围@@规定的@@@@电阻@@@@。TCR 性能@@通常是非线性@@的@@@@，且在@@负温度范围@@内非线性@@化更严重@@。电阻@@器结构的@@详细@@ TCR 曲线和@@电阻@@值@@可能有助于您的@@设计@@。请联系@@@@ DigiKey 或@@访问@@www2bresistors@Vishay.com 联系@@ Vishay Dale。
请参考图@@@@ 7 中的@@图@@表@@@@，该图@@表@@显示了非线性@@@@ TCR 特性@@以@@及同一个电阻@@在@@不同@@温度范围@@内会出现多大的@@差异@@。
图@@ 7：非线性@@ TCR 特性@@以@@及同一个电阻@@在@@不同@@温度范围@@内会出现多大的@@差异@@。（图@@片@@来源@@@@：VishayDale）
如@@果规格书中列出了一系列电阻@@值@@的@@@@ TCR，则可能会有更好的@@性能@@@@。由于端接效应@@，该系列内的@@最低电阻@@值@@将确定该系列的@@限值@@@@。在@@同一电阻@@值@@系列内@@，阻值@@最高的@@电阻@@的@@@@ TCR 可能接近于零@@，因为更多的@@电阻@@值@@是低@@ TCR 电阻@@合金@@的@@电阻@@值@@@@。对于@@厚膜来说@@，则是电阻@@膜中的@@银成分和@@端接效应的@@组合的@@结果@@。关于这个比较图@@表@@@@，还有一点需要澄清@@：电阻@@器并不总是有这种幅度的@@斜率@@，因为有些可能更平坦@@，具体取决于两种材料的@@@@@@ TCR 对电阻@@值@@的@@相互作用@@。
对比检查表@@@@
本节旨在@@提供一个指南@@，根据@@本应用说明中提供的@@细节@@，比较规格书中的@@@@ TCR。
1. 电阻@@器结构是否相似@@？
端子@@结构是包覆式@@、电镀式还是实心铜质端子@@@@？
规格书中是否列出了电阻@@合金@@@@ TCR 或@@一个组件的@@@@（总体@@）TCR 性能@@参数@@？这点并不总是易于确定的@@@@
2. 温度范围@@
规定的@@@@ TCR 温度范围@@是否相同@@@@，如@@ 20℃ 至@@ 60℃，还是更宽@@？
所有电阻@@值@@的@@@@ TCR 值@@是否具有可比性@@？
3. 为提高@@@@ TCR 性能@@而@@采用开尔文@@端接的@@设计是否有利@@？
4. 需要更具体的@@数据来满足你的@@设计需求吗@@？www2bresistors@Vishay.com
参考文献@@
(1) 来源@@：《Zandman, Simon, & Szwarc 电阻@@器理论和@@技术@@@@ 2002》第@@ 23-24 页@@。
本文转载自@@：得捷电子@@@@DigiKey