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本文主要講述電阻溫度系數、單位表明、公式、測算、常見金屬電阻率以及溫度系數對照表。
電阻的溫度系數英語稱:temperaturecoefficientofresistance,簡稱:TCR。是指當溫度每上升一度時,電阻會增大的百分比,例如鉑金的溫度系數是0.00374/℃,它是一個百分比數值,在20℃時,1000歐的鉑金電阻,當溫度升至21℃時,它電阻就會成為1003.74歐。事實上電阻溫度系數還有一種稱呼,在電工書上稱“電阻溫度系數”。
在半導體中,金屬相互連接層(鋁或銅)的阻值在常溫附近的范圍內與其溫度有線性相關,這也是半導體測試中金屬相互連接常見作溫度感應器的原因。在半導體中,電阻溫度系數用以表明金屬阻值與其溫度之間的關系。電阻溫度系數表明單位氣溫變化時阻值(電阻)的相對變化。
電阻溫度系數不是恒定的,而是隨氣溫變化的值。隨著溫度的提高,電阻溫度系數縮小。因此,我們所說的電阻溫度系數都是針對特定溫度的。
針對具備純分子結構的理想金屬,其電阻來自晶格結構里的電子散射,與溫度息息相關。具體金屬受技術的影響,其結晶構造不完整。比如,接口、結晶細胞界限、缺點、雜質存有,電子散射形成的電阻與溫度無關。因此,具體的金屬電阻率是由互不相關的兩部分組成。
電阻溫度系數是與金屬微觀結構息息相關的參數,在沒有缺點的情形下具備理論上的最高值。換句話說,電阻溫度系數自身大小在一定程度上表達了金屬技術性能。在新技術過程的研發過程或在線監控中,我們能運用電阻溫度系數來檢測金屬穩定性。
而另外眾所周知,一段電阻線的電阻是由四個要素決定:1、電阻線長度;2、電阻線的橫截面積、3、材料、4、溫度,而電阻線長度、電阻線的橫截面積、材料這三個因素是本身要素,溫度要素屬于外界因素。此外電阻的溫度系數便是“溫度”要素的功效尺寸,在技術人員試驗證實說過,絕大多數金屬材料的電阻溫度系數都等于千分之四上下,只有少數的金屬材料的電阻溫度系數很小,不過正是因為電阻的溫度系數介紹才成功制造高精密電阻選料,而康銅、錳銅就是其中兩種材料。
電阻的溫度系數檢測構造敘述:
在具體測試中,我們發現在同樣的工藝流程中,不同的檢測構造會得到不同的電阻溫度系數。為了研究檢測構造對電阻溫度系數的影響,大家總結了銅工藝驗證不同技術節點不同檢測構造的電阻溫度系數。電阻溫度系數隨著金屬層寬度的增加而明顯提升,貼近1um時平穩提升金屬層總寬貼近時,金屬層薄厚還對電阻溫度系數有明顯影響。當薄厚較大時,電阻溫度系數還會增大。檢測構造金屬層的頁面規格一同影響電阻溫度系數。
業內研究發現,電阻溫度系數與金屬微觀結構,如晶體大小息息相關,大晶體具備大的電阻溫度系數。銅技術的電化學堆積技術取決于金屬晶體大小與金屬層通道的總寬和深層息息相關。因此,檢測構造的總寬和薄厚影響晶體規格,影響電阻溫度系數。這是檢測構造的幾何尺寸對電阻溫度系數有很大影響的原因。此外,在利用電阻溫度系數對工藝穩定性開展基本監測和點評時,有必要防止不同檢測構造的影響。同時,這也要求我們對其工藝開展可靠性驗證時,必須對不同的幾何尺寸同步進行驗證。
相關信息:
電阻的溫度系數公式、單位及計算比例參照:
公式:R20=Rt/(1+a(t-20))
式中:R20為換算成20C時的導體電阻,Rt為在溫度為t時測得的阻值,a為導體的電阻溫度系數,銅取0.00393,鋁取0.00403。t為測量時溫度。
電阻溫度系數表明單位:ppm/℃
電阻的溫度系數是溫度每變化1度(攝氏),電阻變動的占比。于25℃為基準,每升高或降低攝氏1℃的阻值轉變。常見的單位是ppm/℃。比如1M,+100ppm的電阻:于25℃時,阻值是1M,于26℃時,阻值是1M+((1M/1,000,000)*100)等于1,000,100歐;
常見的金屬電阻以及溫度系數對照表如下
物質 | 溫度t/℃ | 電阻率 | 電阻溫度系數aR/℃ |
銀 | 20 | 1.586 | 0.0038(20℃) |
銅 | 20 | 1.678 | 0.00393(20℃) |
金 | 20 | 2.40 | 0.00324(20℃) |
鋁 | 20 | 2.6548 | 0.00429(20℃) |
鈣 | 0 | 3.91 | 0.00416(0℃) |
鈹 | 20 | 4.0 | 0.025(20℃) |
鎂 | 20 | 4.45 | 0.0165(20℃) |
鉬 | 0 | 5.2 | |
銥 | 20 | 5.3 | 0.003925(0℃~100℃) |
鎢 | 27 | 5.65 | |
鋅 | 20 | 5.196 | 0.00419(0℃~100℃) |
鈷 | 20 | 6.64 | 0.00604(0℃~100℃) |
鎳 | 20 | 6.84 | 0.0069(0℃~100℃) |
鎘 | 0 | 6.83 | 0.0042(0℃~100℃) |
銦 | 20 | 8.37 | |
鐵 | 20 | 9.71 | 0.00651(20℃) |
鉑 | 20 | 10.6 | 0.00374(0℃~60℃) |
錫 | 0 | 11.0 | 0.0047(0℃~100℃) |
銣 | 20 | 12.5 | |
鉻 | 0 | 12.9 | 0.003(0℃~100℃) |
鎵 | 20 | 17.4 | |
鉈 | 0 | 18.0 | |
銫 | 20 | 20 | |
鉛 | 20 | 20.684 | (0.0037620℃~40℃) |
銻 | 0 | 39.0 | |
鈦 | 20 | 42.0 | |
汞 | 50 | 98.4 | |
錳 | 23~100 | 185.0 |
本文的目的主要是為了提醒朋友們“電阻是有溫漂的,而且還不小”。一般我們設計電路的時候,只會考慮到封裝,功率,很少會提電阻的溫度特性,其實常用的電阻的溫漂還是挺大的,就算咱一般不考慮,還是得了解下,避免入坑。
正溫度系數熱敏電阻器(PTC)一般用于電冰箱壓縮機起動電路、彩色顯像管消磁電路、電動機過電流過熱保護電路、限流電路及恒溫電加熱電路。負溫度系數熱敏電阻器(NTC)一般用于各種電子產品中作微波功率測量、溫度檢測、溫度補償、溫度控制及穩壓用,選用時應根據應用電路的需要選擇合適的類型及型號。大家在選用溫度控制熱敏電阻器時,應注意NTC熱敏電阻器的溫度控制范圍是否符合應用電路的要求。