در 2024/05/15 487

مقایسه مقاومت های فیلم کربن و مقاومت های فیلم فلزی - مزایا و مضرات ، عملکرد ، ساختار

در طراحی مدار الکترونیکی ، مقاومت ها اجزای اساسی ضروری هستند که از جمله مقاومت های فیلم فلزی و مقاومت در برابر فیلم کربن دو نوع مقاومت رایج هستند.آنها در ساختار ، فرآیند تولید ، عملکرد و سناریوهای کاربردی متفاوت هستند.مقاومت های فیلم فلزی ، که معمولاً توسط نماد RJ نشان داده می شود ، از فلزات خاص یا آلیاژها به عنوان مواد مقاومت استفاده می کنند و یک لایه فیلم مقاومت را بر روی یک بستر سرامیکی یا شیشه ای از طریق تبخیر خلاء یا لکه دار تشکیل می دهند.این فرآیند تولید منجر به مقاومت در برابر فیلم های فلزی با خاصیت الکتریکی برتر ، از جمله مقاومت در برابر حرارت بهتر ، پتانسیل نویز کم و دمای پایدار و ضرایب ولتاژ می شود.در مقابل ، مقاومت های فیلم کربن با پوشش یک سیستم تعلیق حاوی اتصال دهنده های آلی ، جوهر کربن ، گرافیت و پرکننده ها بر روی یک بستر عایق و سپس تشکیل یک فیلم کربن از طریق یک واکنش پیرولیز در یک محیط با درجه حرارت بالا و خلاء تشکیل می شوند.اگرچه مقاومت های فیلم کربن برای تولید ارزان تر هستند و برای تولید جرم آسان تر هستند ، اما عملکرد الکتریکی و ثبات آنها به اندازه مقاومت های فیلم فلزی مناسب نیست.در این مقاله به طور مفصل مزایا و معایب ، فرآیندهای تولید و کاربرد این دو مقاومت در برنامه های مختلف را با یکدیگر مقایسه می کند ، و به خوانندگان تجزیه و تحلیل فنی جامع و راهنمایی های عملی ارائه می دهد.

کاتالوگ

1. مقاومت فیلم فلزی چیست؟

مقاومت های فیلم فلزی ، که معمولاً توسط نماد RJ نشان داده می شود ، مقاومت هایی هستند که از فلزات خاص یا آلیاژها به عنوان مواد مقاومت استفاده می کنند و یک لایه فیلم مقاومت را بر روی سرامیک یا شیشه از طریق تبخیر خلاء یا لکه دار تشکیل می دهند.در طی فرآیند تولید ، آلیاژ در خلاء گرم می شود و باعث تبخیر آن و تشکیل یک فیلم فلزی رسانا بر روی سطح میله چینی می شود.با شیار زدن و تغییر ضخامت فیلم فلزی ، مقدار مقاومت را می توان دقیقاً کنترل کرد.عملکرد الکتریکی این مقاومت بهتر از مقاومت در برابر مقاومت در برابر فیلم کربن است ، با مقاومت در برابر حرارت بهتر ، پتانسیل نویز کم ، ضریب دمای پایدار و ضریب ولتاژ.فرآیند ساخت مقاومتهای فیلم فلزی بسیار انعطاف پذیر است.مقدار مقاومت را می توان با تنظیم ترکیب مواد ، ضخامت فیلم و شیارها تنظیم کرد و در نتیجه مقاومت هایی با عملکرد عالی و دامنه مقاومت گسترده تولید کرد.

مزایای اصلی مقاومت های فیلم فلزی شامل موارد زیر است:

هزینه نسبتاً کم است: فرآیند تولید بالغ است و هزینه های مواد قابل کنترل است.

سر و صدای کمتر: سر و صدای الکتریکی کم ، مناسب برای برنامه های با دقت بالا.

ثبات بالا: عملکرد عالی در محیط های مختلف ، مناسب برای استفاده طولانی مدت.

اندازه کوچک: ادغام آسان در دستگاه های الکترونیکی کوچک.

با دقت بالا: مقدار مقاومت دقیق است و می تواند در طراحی مدار مورد استفاده قرار گیرد که به دقت بالایی نیاز دارد.

2. مقاومت فیلم کربن چیست؟

مقاومت های فیلم کربن با پوشش یک سیستم تعلیق حاوی اتصال دهنده های آلی ، جوهر کربن ، گرافیت و پرکننده ها بر روی یک بستر عایق و سپس پلیمر کردن آن از طریق گرمایش ساخته می شوند.در طی فرآیند تولید ، هیدروکربنهای گازی تحت درجه حرارت و خلاء بالا تجزیه می شوند و کربن روی میله یا لوله چینی قرار می گیرد تا یک فیلم کربن کریستالی تشکیل شود.با تغییر ضخامت فیلم کربن و طول شیار ، مقادیر مقاومت متفاوتی را می توان بدست آورد.مقاومت های فیلم کربن هزینه کمتری دارند ، اما خصوصیات الکتریکی و پایداری آنها ضعیف است ، بنابراین به طور کلی به عنوان مقاومت های عمومی استفاده نمی شوند.با این حال ، به دلیل سهولت ساخت فیلم های با مقاومت بالا ، مقاومت های فیلم کربن عمدتاً برای مقاومت های با مقاومت بالا ، ولتاژ بالا استفاده می شود و کاربردهای آنها شبیه به مقاومتهای ولتاژ بالا است.

مزایا و مضرات مقاومت در برابر فیلم های کربن

مزیت

کم هزینه: فرآیند تولید ساده است و هزینه مواد کم است.

مقاومت بالا: ساخت فیلم های مقاومت بالا ، مناسب برای مقاومت بالا و کاربردهای ولتاژ بالا.

تولید انبوه آسان: مناسب برای نیازهای تولیدی در مقیاس بزرگ و کم هزینه.

کمبود

عملکرد الکتریکی ضعیف: به اندازه مقاومت های فیلم فلزی پایدار و دقیق نیست.

سر و صدای زیاد: سر و صدای الکتریکی ایجاد می شود که جریان از طریق آن عبور می کند بزرگ است و برای برنامه های با دقت بالا مناسب نیست.

ضریب دمای بالا: مقدار مقاومت با دما تا حد زیادی تغییر می کند ، که بر پایداری در محیط های درجه حرارت بالا تأثیر می گذارد.

3. مقاومت های فیلم کربن در مقابل مقاومت فیلم های فلزی: مقایسه جانبی

درک تفاوت بین مقاومتهای فیلم فلزی و مقاومتهای فیلم کربن به انتخاب مؤلفه مناسب برای کاربردهای خاص کمک می کند.این مقایسه بر معیارهای کلیدی عملکرد مانند ضریب دمای مقاومت (TCR) ، ضریب ولتاژ مقاومت (VCR) و ثبات کلی متمرکز است.

ضریب دمای مقاومت (TCR)

TCR نشان می دهد که چگونه مقدار مقاومت با نوسانات دما تغییر می کند.به طور معمول ، هنگامی که دما افزایش می یابد و با کاهش آن کاهش می یابد ، مقاومت افزایش می یابد.مقاومت های فیلم فلزی دارای TCR از 20 تا 200 ± قسمت در هر میلیون در هر کلوین (ppm/k) هستند ، که نشان دهنده تغییرات جزئی در مقاومت با تغییرات دما است.در مقابل ، مقاومت های فیلم کربن دارای TCR از -200 تا -1000 ppm/k هستند که نشانگر نوسان مقاومت قابل توجه تر تحت تغییر دما است.این باعث می شود مقاومتهای فیلم فلزی برای برنامه های مربوط به دمای شدید قابل اعتماد تر باشد.علاوه بر این ، آنها نویز حرارتی کمتری ایجاد می کنند و مناسب بودن آنها را برای دستگاه های الکترونیکی حساس مانند رادیوها و سیستم های راداری افزایش می دهند.

ضریب ولتاژ مقاومت (VCR)

VCR چگونگی تغییر مقاومت با کاربرد ولتاژ را اندازه گیری می کند.هنگامی که ولتاژ برای یک مقاومت اعمال می شود ، به طور معمول ، مقاومت کمی کاهش می یابد.مقاومت های فیلم فلزی دارای VCR کم ، تقریباً 1 ppm/v هستند که در هنگام قرار گرفتن در معرض ولتاژ حداقل تغییر مقاومت را نشان می دهند.مقاومت های فیلم کربن ، با این حال ، VCR بالاتری از -10 ppm/v دارند که نشانگر تغییر مقاومت قابل توجه تر با کاربرد ولتاژ است.این خاصیت در شرایط ولتاژ بالا ، مقاومت در برابر فیلم های فلزی پایدارتر و قابل اعتماد تر می شود.

ثبات

ثبات برای مقاومتهای کار در محیط های مختلف بسیار مهم است.مقاومت های فیلم فلزی از ثبات ، در برابر عوامل خارجی مانند تابش ، گرما و سرماخوردگی عمل می کنند.این امر باعث می شود که آنها برای محیط های پر تقاضا مناسب باشند.اگرچه مقاومت های فیلم کربن نیز ثبات مناسبی را ارائه می دهند ، اما آنها همچنین در شرایط مشابه مقاومت های فیلم فلزی را اجرا نمی کنند.

4- مقاومت های فیلم کربن و مقاومت فیلم های فلزی: مقایسه ساختاری

در فرآیندهای ساخت و ساخت مقاومت در برابر فیلم های کربن و فیلم های فلزی تفاوت های چشمگیری وجود دارد که هر مقاومت برای کاربردهای خاص بر اساس خصوصیات ساختاری و ویژگی های عملکرد آن سفارشی می شود.

ساخت مقاومت های فیلم کربن

این فرآیند با یک بستر سرامیکی که با مخلوطی از جوهر کربن ، گرافیت و سیستم تعلیق چسب پوشیده شده است ، آغاز می شود.سپس این مؤلفه در معرض دمای بالا قرار می گیرد و باعث واکنش شکاف می شود.با افزایش دما ، ترکیب کربن تجزیه می شود و لایه ای از گرافیت خالص را پشت سر می گذارد که متبلور می شود و یک فیلم کربن با دوام را در پایه سرامیک تشکیل می دهد.این لایه گرافیت مسئول توانایی مقاومت در انجام برق است.برای محافظت از فیلم کربن شکننده در برابر آسیب های حرارتی و عوامل محیطی ، مقاومت ها در یک محفظه پلاستیکی محافظ محصور می شوند.سرب های مس به هر دو انتهای پایه سرامیک وصل می شوند تا نقاط اتصال الکتریکی ارائه شود.

مقاومت در برابر فیلم های فلزی

مقاومت های فیلم فلزی از طریق یک فرآیند پیچیده تر تولید می شوند.این مقاومت ها به طور معمول از فلزاتی مانند نیکل کروم (NICR) استفاده می کنند ، اما مواد دیگری مانند نیترید تانتالوم ، طلا ، پلاتین یا قلع و آنتیموان بسته به مشخصات مورد نیاز می توانند استفاده شوند.فلز مورد نظر بخار بر روی یک بستر قرار می گیرد تا یک لایه نازک تشکیل شود.این لایه فلزی سپس برای مدت زمان طولانی در دمای پایین در دمای پایین پیر می شود تا خصوصیات الکتریکی آن را تقویت کند.تنظیم دقیق مقدار مقاومت با اچ کردن شیارهای مارپیچی به فیلم فلزی امکان کنترل دقیق مسیر الکتریکی و بنابراین مقاومت کل ارائه شده توسط مقاومت را فراهم می کند.

مقایسه عملکرد

مقاومت های فیلم کربن به طور کلی ارزان تر برای تولید و طراحی ساده تر هستند اما عملکرد الکتریکی و ثبات کمتری دارند.آنها در مقاومت بالا و تنظیمات ولتاژ بالا مؤثر هستند ، اما از آنجا که مستعد تغییر دما و پیری هستند ، برای برنامه های کاربردی که نیاز به دقت بالایی دارند ، ایده آل نیستند.

در مقابل ، مقاومت های فیلم فلزی ، اگرچه گرانتر و پیچیده تر برای ساخت هستند ، اما عملکرد الکتریکی و ثبات برتر را ارائه می دهند.کنترل دقیق ضخامت فیلم و فرآیندهای اچینگ ، این مقاومتها را قادر می سازد تا در برنامه هایی که نیاز به دقت و ثبات بالایی دارند ، مانند ابزارهای اندازه گیری حساس و مدارهای الکترونیکی بحرانی ، به طور قابل اطمینان عمل کنند.

5. مقاومت های فیلم کربن در مقابل مقاومت فیلم های فلزی: در دسترس بودن

هر دو مقاومت فیلم کربن و فیلم های فلزی مؤلفه های اساسی در کاربردهای مختلف الکترونیکی هستند که هرکدام مشخصات منحصر به فرد متناسب با نیازهای مختلف دارند.

مقاومت در برابر فیلم کربن

مقاومت های فیلم کربن در مقادیر مقاومت از 1 اهم تا 25 مگگوم ، با رتبه های قدرت از وات یک چهارم تا پنج وات موجود است.استفاده گسترده آنها را می توان به هزینه کم تولید و سازگاری آنها در طیف گسترده ای از برنامه ها نسبت داد.مقاومت مقاومت در برابر مقاومت های فیلم کربن توسط چندین عامل تعیین می شود.با افزایش سطح مقطع میله پوشش داده شده کربن ، مقاومت کاهش می یابد.برعکس ، طول میله مقاومت را تقویت می کند - هر چه میله طولانی تر باشد ، مقاومت بیشتر می شود.علاوه بر این ، مقاومت با افزایش غلظت کربن در پوشش ، کاهش می یابد ، و با تنظیم این ابعاد در حین تولید ، می توان طیف وسیعی از مقاومت ها را ایجاد کرد.

مقاومت در برابر فیلم فلزی

مقاومت های فیلم فلزی ، که به دلیل دقت و ثبات آنها شناخته شده است ، در طیف وسیعی از تحمل ها از جمله 2 ٪ ، 1 ٪ ، 0.5 ٪ ، 0.25 ٪ و 0.1 ٪ ارائه می شود.آنها دارای ضرایب دما (TCR) هستند که از 10 تا 100 ppm/ k متغیر است و آنها را برای استفاده در دستگاه های الکترونیکی پیشرفته که در آن دقت بسیار مهم است ، ایده آل می کند.عوامل مؤثر بر مقاومت در برابر مقاومت فیلم های فلزی از نزدیک با فرآیند تولید آنها گره خورده است.با افزایش عرض شیارهای مارپیچ بریده شده بر روی فیلم فلزی ، مقاومت کاهش می یابد - برش های گسترده تر منجر به مقاومت کمتری می شود.علاوه بر این ، افزایش تعداد لایه های فیلم فلزی نیز منجر به کاهش مقاومت می شود.این به تولید کنندگان این امکان را می دهد تا با تنظیم عمق و تعداد برش های مارپیچ ، کنترل دقیق بر خصوصیات مقاومت را بدست آورند.

6. مقاومت های فیلم کربن در مقابل مقاومت فیلم های فلزی: مضرات

اگرچه مقاومت های فیلم فلزی از نظر پاسخ فرکانس بهترین عملکرد را دارند ، اما مقاومت های فیلم کربن به دلیل کم هزینه و مقاومت زیاد ، هنوز هم مزایای منحصر به فرد خود را دارند.با این حال ، هر دو نیز اشکال خود را دارند.

مضرات مقاومت در برابر فیلم کربن

حساسیت به دما: مقاومتهای فیلم کربن از ضریب مقاومت قابل توجهی در مقاومت (TCR) برخوردار هستند ، به طور معمول از -200 تا 1000 ppm/k.این TCR بالا به این معنی است که مقاومت آنها با دما به طور قابل توجهی تغییر می کند ، که می تواند در برنامه های حساس به دما مشکل ساز باشد.

مسائل پایداری: مقدار مقاومت مقاومت در برابر مقاومت در برابر فیلم های کربن می تواند با گذشت زمان یا در شرایط شدید محیطی به طور قابل توجهی تغییر کند.این بی ثباتی می تواند منجر به عملکرد غیرقابل پیش بینی شود ، به ویژه در مدارهای الکترونیکی دقیق که مقادیر مقاومت مداوم بسیار مهم هستند.

اندازه فیزیکی: به طور کلی ، مقاومت های فیلم کربن در مقایسه با انواع دیگر مقاومت ها بزرگتر هستند.برای دستگاه های الکترونیکی جمع و جور که در آن فضای محدود است و مینیاتوریزاسیون در اولویت است ، اندازه بزرگتر می تواند یک ضرر باشد.

مضرات مقاومت در برابر فیلم های فلزی

فاکتور هزینه: در مقایسه با مقاومتهای فیلم کربن ، تولید مقاومتهای فیلم فلزی شامل فرآیندهای پیچیده تر و مواد با کیفیت بالاتر است و در نتیجه هزینه های تولیدی بالاتر است.در نتیجه ، آنها گران تر هستند ، که می تواند یک نقطه ضعف قابل توجه برای پروژه ها با بودجه تنگ باشد.

اتلاف برق: مقاومتهای فیلم فلزی ممکن است قدرت بیشتری را در برنامه هایی که جریان بالا از طریق مقاومت جریان می یابد ، از بین ببرد.این افزایش مصرف برق ممکن است باعث ایجاد مشکلات کارآیی در مدارهای حساس به قدرت شود ، که ممکن است منجر به هزینه های بیشتر عملیاتی و تولید گرما شود.

7. خلاصه

از طریق مقایسه دقیق ساختار ، فرآیند تولید ، عملکرد الکتریکی و استفاده از مقاومتهای فیلم فلزی و مقاومتهای فیلم کربن ، مزایا و مضرات مربوطه آنها را می توان مشاهده کرد.مقاومت های فیلم فلزی به دلیل دقت ، پایداری بالا و سر و صدای کم ، به اولین انتخاب برای خواستار تجهیزات الکترونیکی تبدیل شده اند.اگرچه هزینه های تولید آنها بیشتر است ، اما بدون شک بهترین انتخاب برای برنامه هایی هستند که نیاز به قابلیت اطمینان طولانی مدت و کنترل دقیق دارند.مقاومت های فیلم کربن به طور گسترده در مدارهای با مقاومت بالا و ولتاژ بالا مورد استفاده قرار می گیرد که به دلیل کم هزینه ، مقاومت زیاد و سهولت در تولید انبوه ، به عملکرد الکتریکی بالایی احتیاج ندارند.در عملکرد واقعی ، مهندسان باید با دقت ویژگی های این دو مقاومت را وزن کرده و بر اساس الزامات خاص کاربردی مناسب ترین نوع مقاومت را انتخاب کنند تا از قابلیت اطمینان و ثبات عملکرد طراحی مدار اطمینان حاصل شود.هر دو مقاومت فیلم فلزی و مقاومت در برابر فیلم های کربن نقش مهمی در فناوری الکترونیکی مدرن دارند و توسعه و پیشرفت مداوم آنها همچنان به پیشرفت و نوآوری فناوری الکترونیکی ادامه خواهد داد.

سوالات متداول [سؤالات متداول]

1. تفاوت بین مقاومت های فیلم فلزی و مقاومت های فیلم کربن چیست؟

مقاومت های فیلم اکسید فلزی در طیف گسترده ای از مقاومت ها کار می کنند و می توانند در برابر دمای بالاتر از مقاومتهای فیلم کربن مقاومت کنند.طراحی سر و صدا بر خلاف مقاومت های فیلم کربن ، مقاومت های فیلم اکسید فلزی از طراحی سر و صدای کم برخوردار هستند.آنها حداقل جریان را حفظ می کنند.بنابراین ، سر و صدای کمتری را تضمین می کند.

2. آیا می توان از مقاومت های فیلم فلزی به جای مقاومت در برابر فیلم های کربن استفاده کرد؟

جایگزینی آنها انتخاب شماست.هم فیلم کربن و هم فیلم فلزی یکسان خواهند بود.برخی از آنها بسیار دقیق فیلم های فلزی (1 ٪ ، 2 ٪ و غیره).برخی از فیلم های کربن مانند آنها شبیه به اصل در جای دیگر گیرنده هستند.

3. چرا مقاومت کربن دیگر شایع ترین نیست؟

مقاومت های کربن معمولاً برای حمل جریانهای بزرگ طراحی نشده اند.اگر جریان بیش از حد از این نوع مقاومت عبور کند ، گرم می شود تا جایی که آسیب دائمی نتیجه می گیرد.حتی جریان هایی که کمی بیش از حد بزرگ هستند ممکن است باعث تغییر در مقاومت در برابر مواد کربن شود.

4- چگونه بگوییم مقاومت یک مقاومت در برابر فیلم فلزی است؟

مقاومت های فیلم کربن دارای لایه ای از رنگ محافظ سیاه روی سطح هستند.ما می توانیم با نگاه کردن به رنگ رنگ محافظ ، تمایز قائل شویم.مقاومت های فیلم فلزی معمولاً از یک فیلم محافظ سفید روشن استفاده می کنند.