Perfformio a chymhwyso gwrthyddion manwl uchel

Mae datblygu a defnyddio technolegau newydd yn y diwydiant gwrthydd wedi arwain at ostyngiad sydyn ym maint y gwrthyddion. Mae gofynion newydd y farchnad hefyd wedi gyrru gweithgynhyrchwyr cydrannau electronig i ddatblygu cynhyrchion gyda pherfformiad a sefydlogrwydd gwell. Wrth i'r defnydd o wahanol fathau o wrthyddion manwl ddod yn fwy a mwy eang, mae perfformiad gwrthyddion manwl wedi dod yn bwysicach. Mae prif baramedrau gwrthyddion manwl yn cynnwys cyfernod tymheredd (TCR), cyfernod pŵer (PCR), sefydlogrwydd tymor hir, gallu gwrth-statig (ESD), grym electromotive thermol (EMF), sŵn, ac ati.
Cyflawnir gwella perfformiad cyffredinol y system trwy bob cydran electronig neu is -system. Mae'r perfformiad cyffredinol yn cael ei bennu gan y cyswllt gwannaf yn y system gylched. Mae pob cydran yn dod â rhai cyfyngiadau perfformiad i'r system gylched gyffredinol. Yn benodol, gorlwytho tymor byr, sefydlogrwydd tymor hir, ymateb amledd, a sŵn. Yn y diwydiant gwrthydd arwahanol, mae pedair technoleg gwrthydd poblogaidd, gwrthyddion gwifren, gwrthyddion ffilm trwchus, gwrthyddion ffilm tenau, a gwrthyddion ffoil, gan ddarparu atebion i gwsmeriaid gyda gwahanol ofynion perfformiad a chyllidebau gwahanol.
Mae Tabl 1 yn crynhoi manteision ac anfanteision amrywiol dechnolegau gwrthydd, effeithiau thermol, straen mecanyddol a nodweddion trydanol yn fyr.
Mae straen, boed yn fecanyddol neu'n thermol, yn achosi newidiadau yn priodweddau trydanol gwrthyddion. Os yw'r gwrthydd yn newid siâp, hyd, cyfluniad, neu strwythur moleciwlaidd oherwydd straen, bydd priodweddau trydanol y gwrthydd hefyd yn newid.
Pan fydd cerrynt yn llifo trwy'r elfen gwrthydd, mae'n cynhyrchu hunan-gynhesu, ac mae newidiadau mewn tymheredd yn achosi i'r deunydd ehangu neu gontractio'n fecanyddol. Mae gan yr elfen gwrthydd ddelfrydol y gallu i gydbwyso'r ffenomenau hyn yn awtomatig. Gall y system gwella sefydlogrwydd gynnal cyfanrwydd priodweddau ffisegol yr elfen gwrthydd trwy'r broses weithgynhyrchu a dileu'r angen i wneud iawn am hunan-gynhesu a straen wrth ddefnyddio'r gwrthydd.
Byddwn yn cymharu nodweddion gwahanol dechnolegau gwrthydd ac yn trafod y defnydd o bob math o wrthydd mewn cylchedau manwl.
Gwrthyddion ffoil
Mae aloion gwrthydd ffoil arbennig (nicel/cromiwm ac ychwanegion) wedi'u bondio â matrics cerameg arbennig gyda gwrthiant rheoledig i gydbwyso'r straen a achosir gan wres a straen mecanyddol. Mae patrwm llwybr y gwrthydd wedi'i ysgythru â laser i mewn i'r aloi gwrthydd ffoil. Mae'r broses hon yn unigryw yn cyfuno nodweddion pwysig drifft tymheredd isel, sefydlogrwydd tymor hir, an-Inductive, ansensitif i drydan statig, cynhwysedd isel, sefydlogrwydd thermol cyflym, a sŵn isel mewn technoleg gwrthydd sengl.
Mae'r nodweddion hyn yn dod â sefydlogrwydd uchel a dibynadwyedd i'r system gylched. Ni ystyrir unrhyw gyfaddawd rhwng cywirdeb gwrthydd, sefydlogrwydd a chyflymder ymateb. Er mwyn cael gwerthoedd gwrthiant manwl gywir, mae ffoil metel ffoil metel swmp yn gytbwys ac yn dileu stribedi byrhau mewnol yn ddetholus. Wrth ddelio â gofynion gwrthiant uchel, mae'r ardal yn cael ei thorri'n ddetholus mewn cynyddrannau gwrthiant hysbys i gynyddu'r gwerth gwrthiant mewn camau bach.
Cyfernod tymheredd safonol ± 1 ppm/ gradd 0 gradd i radd + 60 (0. 05 ppm/ gradd z-ffoil), a gafwyd o'r aloi gwrthydd ffoil a'r matrics cytbwys straen thermol a mecanyddol y mae wedi'i gyfuno ag ef (Tabl 1).

Mae dyluniad y llwybr gwrthydd cyfochrog yn yr awyren ffoil metel yn lleihau inductance, gydag inductance uchaf o {{0}}. 08 μH. Y cynhwysedd uchaf yw 0.5 pf. Mae amser ymateb gwrthydd 1- kΩ yn llai nag 1 ns hyd at 100 MHz. Mae amser codi yn cael ei bennu gan werth y gwrthydd, ond mae gwerthoedd uwch neu is ychydig yn arafach na gwerthoedd canolradd. Nid oes unrhyw ganu yn arbennig o bwysig mewn cylchedau newid cyflym, fel trawsnewidwyr signal.
Gellir cymharu gwrthiant DC o ffoil metel swmp 1- kΩ â'i wrthwynebiad AC ar 100 MHz gan ddefnyddio'r fformiwla ganlynol:
Gwrthiant AC/Gwrthiant DC=1. 001
Mae ffoil Technologies yn cynhyrchu gwrthyddion â manylebau arbennig nad oeddent ar gael ac yn ddymunol o'r blaen. Mae'r rhain yn cynnwys drifft tymheredd o {{{0}}. 2 ppm/ gradd, cywirdeb mor isel â ± 0. 001 %, {1000- awr Llwythwch sefydlogrwydd bywyd o ± 0.005 % (50 ppm), a gwrthiant statig o leiaf 25 kv KV.
Pa mor dda y mae angen i gynnyrch da fod?
Wrth gwrs, nid oes angen perfformiad uchel yn gyffredinol ar bob dyluniad peiriannydd cylched. Mewn llawer o geisiadau, bydd gwrthyddion perfformiad is yn ddigonol, felly mae'r atebion yn disgyn i bedwar categori.
1. Gall gwrthyddion ffoil metel wella perfformiad cyffredinol dyfais.
2. Gall un neu fwy o wrthyddion ffoil metel gyflawni'r perfformiad gorau o ddyfais.
3. Gall gwrthyddion ffoil metel wella datblygiad technoleg cylched a gwella llawer o briodweddau ffafriol gwrthyddion manwl.
4. Cynlluniwch yn glir i ddefnyddio gwrthyddion manwl ar gyfer ystyriaethau tymor hir (er enghraifft: mae gwrthyddion ffoil metel yn fwy cost-effeithiol nag ychwanegu dyfeisiau drud i wella perfformiad cylched ychydig i gynnal cywirdeb cylched).
Yn yr ail gategori, er enghraifft, rhaid pwyso a mesur un paramedr yn erbyn yr economi ddylunio gyffredinol. Gall defnyddio gwrthydd perfformiad uwch arbed costau oherwydd gellir lleihau'r gylched iawndal (ac arbedir cost cydrannau cysylltiedig a'u gosod). Mae gwella manwl gywirdeb y gwrthydd yn fwy cost-effeithiol na gwella'r ddyfais, oherwydd mae gwella'r ddyfais i wella rhywfaint o berfformiad yn ddrytach na gwrthyddion manwl.
Gwrthyddion gwifren manwl
Yn gyffredinol, rhennir gwrthyddion gwifren yn wrthyddion pŵer gwifren a gwrthyddion gwifren manwl. Bydd gwrthyddion gwifren pŵer yn newid yn fawr yn ystod y defnydd ac ni ellir eu defnyddio mewn cymwysiadau y mae angen perfformiad gwrthyddion yn fanwl gywir. Felly, ni fyddwn yn trafod gwrthyddion gwifren pŵer.
Yn ystod y broses weithgynhyrchu o wrthyddion gwifren, mae wyneb mewnol y wifren gwrthydd (yr ochr yn agos at y sgerbwd inswleiddio) yn cael ei wasgu, ac mae ei wyneb allanol yn destun tensiwn. Mae dadffurfiad parhaol yn digwydd.
Mae dadffurfiad a achosir gan y broses hon ac yn ystod anelu'r wifren yn dilynol yn artiffisial, yn hytrach nag dadffurfiad elastig neu gildroadwy. Mae dadffurfiad mecanyddol parhaol anrhagweladwy yn achosi newidiadau ar hap yn priodweddau trydanol a gwrthiant y wifren. Y canlyniad yw ystod eang o baramedrau perfformiad.
Mae gwrthyddion gwifren wedi'u gwneud o glwyf gwifren ar sgerbwd inswleiddio. Mae gwifrau o wahanol ddiamedrau a hyd yn darparu ymwrthedd a nodweddion rhagweladwy. Mae gan wrthyddion gwifren manwl well priodweddau gwrthstatig a sŵn is na ffilmiau tenau a gwrthyddion ffilm trwchus. Mae gan wrthyddion gwifren hefyd ddrifft tymheredd is a gwell sefydlogrwydd.
Gall gwrthyddion wifrewound fod â chywirdeb cychwynnol o ± 0. 005 %. Gall drifft tymheredd fod mor isel â 3 ppm/ gradd nodweddiadol; Ond ar gyfer gwrthyddion gwifren gwrthiant isel, yn gyffredinol mae 15 ppm/ gradd i 25 ppm/ gradd. Mae sŵn thermol yn isel, a gall drifft tymheredd olrhain y tu allan i'r ystod tymheredd gweithredu hefyd gyrraedd ± 2 ppm/ gradd. Dylai fod yn glir nad oes gan wrthyddion gwifren gynhyrchion pecynnu SMD (nid yw SMD wedi'i fowldio, ac nid yw rhai gwrthyddion gwifren mowntio arwyneb wedi'u mowldio yn wrthyddion SMD), felly ni ellir defnyddio gwrthyddion gwifren mewn sefyllfaoedd lle mae angen pwysau a chyfaint y gwrthydd.
Fodd bynnag, oherwydd strwythur troellog gwrthyddion gwifren, mae gwrthyddion gwifren yn anwythol, ac mae dirwyniadau tebyg yn cynhyrchu cynhwysedd. Gellir defnyddio technoleg troellog arbennig i leihau inductance i wella'r amser ymateb wrth ddefnyddio'r gwrthydd. Oherwydd y dyluniad anwythol a chapacitive cynhenid, nid oes gan wrthyddion gwifren nodweddion amledd uchel da. Yn enwedig mewn ceisiadau uwchlaw 50kHz. Oherwydd inductance a ffactorau prisiau, mae gwrthyddion gwifren manwl ar fin cael eu dileu.
Gwrthyddion ffilm tenau
Gwneir gwrthyddion ffilm tenau trwy anweddu deunydd ffilm gyda gwrthiant penodol o 50 i 250 angstroms o drwch ar swbstrad ceramig gan ddefnyddio dull tebyg i anweddiad [1 angstrom (a)=10 nanometrau]. Gall gwrthyddion ffilm tenau gynhyrchu gwerthoedd gwrthiant uwch mewn ardal benodol na gwrthyddion gwifren a gwrthyddion ffoil ac maent yn rhatach. Mae hyn yn gwneud gwrthyddion ffilm tenau yn ddewis mwy economaidd mewn cymwysiadau lle mae angen gwrthyddion gwrthiant uchel canolig-fanwl gywir ac mae effeithlonrwydd gofod yn cael ei ystyried.
Mae gwrthyddion ffilm tenau yn sensitif i dymheredd. Gellir dewis trwch priodol y ffilm i gynhyrchu amrywiaeth o werthoedd gwrthiant, ond dim ond gydag ystod gwrthiant benodol y gall ffilm benodol ei chynhyrchu. Felly, defnyddir ffilmiau o drwch amrywiol i gynhyrchu gwrthyddion ag ystodau gwrthiant amrywiol.
Effeithir ar sefydlogrwydd y ffilm gan y cynnydd mewn tymheredd. Mae'r broses newid o sefydlogrwydd heneiddio'r ffilm yn dibynnu ar drwch y ffilm i gyflawni'r gwerth gwrthiant penodedig, felly mae'r ystod gwrthiant yn newid yn gyson. Mae heneiddio cemegol/mecanyddol hefyd yn cynnwys ocsidiad yr aloi gwrthydd a achosir gan gynnydd tymheredd.
Gall drifft tymheredd y ffilm o drwch priodol hefyd gael effaith andwyol ar y gwerth gwrthiant. Mae gan wrthyddion ffilm tenau gwrthiant uchel gyfradd ddirywio uwch. Oherwydd y teneuach y ffilm, y mwyaf tueddol yw hi i ocsidiad. Oherwydd bod gwrthyddion ffilm tenau yn denau iawn, mae'n hawdd eu heffeithio gan drydan statig.
Yn ogystal, oherwydd bod y rhan elfen fetel yn fach iawn, mae gwrthyddion ffilm tenau hefyd yn agored iawn i gyrydiad a achosir gan leithder. Pan fydd anwedd dŵr yn mynd trwy'r pecyn gwrthydd, mae'n dod ag amhureddau ac yn datblygu cyrydiad cemegol, gan beri i'r ffilm gwrthydd fethu o fewn ychydig oriau i gymhwyso llwyth foltedd isel DC.
Trwy ddyddodiad ffilm aml-haen tymor hir, addasiad ymwrthedd manwl gywirdeb uchel ac ôl-sgrinio, gall y gwrthyddion ffilm tenau manwl gorau hefyd gyflawni drifft tymheredd o ± 2ppm/ gradd a chywirdeb ± 0. 01%, yn ogystal â sefydlogrwydd tymor hir da. Fodd bynnag, nid yw'r pŵer yn uchel, mae gan y rhan gwrthiant isel berfformiad gwael, nid yw'n wrth-statig, mae'r cyfernod pŵer yn wael, mae'n anodd cwrdd â'r cyflenwad swp bach, ac nid yw cysondeb gwahanol sypiau yn dda.
Gwrthyddion ffilm trwchus
Yn y drafodaeth flaenorol, gwnaethom egluro na ellir defnyddio gwrthyddion gwifren mewn cymwysiadau sglodion oherwydd maint, pecynnu a phwysau. Mewn cymwysiadau llai manwl gywir na gwrthyddion gwifren, mae gwrthyddion ffilm trwchus yn cael eu defnyddio'n fwy cyffredin oherwydd bod gan wrthyddion ffilm trwchus werthoedd gwrthiant dwysach (ymwrthedd uchel/maint bach) ac maent yn rhatach.
Mae gan wrthyddion ffilm trwchus ymateb amledd cyflymach, yn debyg i wrthyddion ffilm tenau a gwrthyddion ffoil, ond ymhlith technolegau gwrthydd amrywiol, gwrthyddion ffilm trwchus yw'r rhai mwyaf swnllyd. Pan gânt eu defnyddio mewn cymwysiadau llai manwl gywir, bydd gwrthyddion ffilm trwchus yn cael eu trafod a'u defnyddio'n helaeth mewn gwahanol fathau o gylchedau, gan gynnwys rhannau llai manwl gywir o gylchedau manwl uchel.
Mae ffilm drwchus yn dibynnu ar gyswllt gronynnau-i-ronyn ar fatrics gwydr i ffurfio llwybr gwrthiant. Mae'r pwyntiau cyswllt hyn yn ffurfio'r gwrthiant cyfan. Fodd bynnag, mae'r gronynnau hyn yn cael eu rhwystro gan straen thermol wrth ddefnyddio'r gwrthydd. Oherwydd bod ganddyn nhw lawer o lwybrau cyfochrog, ni fydd y llwybr gwrthiant yn cael ei dorri. Fodd bynnag, bydd y gwerth gwrthiant yn cynyddu dros amser ac wrth i'r tymheredd godi. Felly, nid yw gwrthyddion ffilm trwchus mor sefydlog â thechnolegau gwrthyddion eraill.
Mae strwythur y gronynnau hefyd yn golygu bod gan wrthyddion ffilm trwchus gyfernod sŵn uchel, oherwydd mae agregu a symud yr electronau gwrthydd trwy'r strwythur hwn yn cynhyrchu sŵn cymharol fawr. Ar gyfer gwrthydd maint penodol, yr uchaf yw'r gwerth gwrthiant a'r isaf yw'r cynnwys metel, y mwyaf yw'r sŵn a'r lleiaf sefydlog ydyw. Mae strwythur gwydr gwrthyddion ffilm trwchus yn ffurfio cot amddiffynnol tebyg i wydr i amddiffyn y gwrthydd wrth ei brosesu, sydd hefyd yn gwneud gwrthyddion ffilm trwchus yn fwy gwrthsefyll lleithder na gwrthyddion ffilm denau.
Trwy wella pastau gwrthydd ffilm trwchus yn barhaus, mae'r dechnoleg gwrthydd ffilm trwchus mwyaf manwl gywir wedi gallu cyflawni drifft tymheredd o ± 5ppm/ gradd, a hyd yn oed trwy ddefnyddio sglodion gwrthydd ffilm trwchus lluosog a all wneud iawn am ei gilydd, gall yn y pen draw gyrraedd drifft tymheredd o ± 2ppm/ gradd. Gall ei gywirdeb uchaf hefyd gyrraedd ± 0. 01%. Gwrthyddion ffilm trwchus manwl yw'r dechnoleg brif ffrwd mewn cymwysiadau foltedd uchel, gwrthiant uchel a manwl gywirdeb uchel. Anfantais gwrthyddion ffilm trwchus yw ei bod yn anodd cyflawni manwl gywirdeb uchel a drifft tymheredd isel yn y rhan gwrthiant isel, nid yw'r mynegai sŵn yn dda, ac mae'r sefydlogrwydd tymor hir yn waeth ar y cyfan yn waeth na gwrthyddion manwl eraill.