剖析电阻可靠性相关的参数2

1、合成型电阻器

1.1 概述

合成型电阻器件体积小，过负荷能力强，但它们的阻值稳定性差，热和电流噪声大，电压与温度系数较大。

合成型电阻器的主要降额参数是环境温度、功率和电压。

1.2 应用指南

a) 合成型电阻为负温度和负电压系数，易于烧坏。因此限制其电压是必须的。

b) 在潮湿环境下使用的合成型电阻器，不宜过度降额。否则潮气不能挥发将可能使

电阻器变质失效。

c) 热点温度过高可能导致合成型电阻器内部的电阻材料永久性损伤。

d) 为保证电路长期工作的可靠性， 电路设计应允许合成型电阻器有±15%的阻值容差。

1.3 降额准则

合成型电阻器的降额准则见下表。

合成型电阻器降额准则

2、薄膜型电阻器

2.1 概述

薄膜型电阻器按其结构，主要有金属氧化膜电阻器和金属膜电阻器两种。

薄膜型电阻器的高频特性好，电流噪声和非线性较小，阻值范围宽，温度系数小，性能稳定，是使用最广泛的一类电阻器。

薄膜型电阻器降额的主要参数是电压、功率和环境温度。

2.2 应用指南

a) 各种金属氧化膜电阻器在高频工作情况下， 阻值均会下降 （见元件相关详细规范） 。

b) 为保证电路长期工作的可靠性，设计应允许薄膜型电阻器有一定的阻值容差，金属膜电阻器为±2%，金属氧化膜电阻器为±4%，碳膜电阻器为±15%。

2.3 降额准则

3、电阻网络

3.1 概述

电阻网络装配密度高，各元件间的匹配性能和跟踪温度系数好，对时间、温度的稳定性好。

电阻网络降额的主要参数是功率、电压和环境温度。

3.2 应用指南

为保证电路长期工作的可靠性，设计中应允许电阻网络有±2%的阻值容差。

3.3 降额准则

4、线绕电阻器

4.1 概述

线绕电阻器分精密型与功率型。线绕电阻器具有可靠性高、稳定性好、无非线性，以及电流噪声、温度和电压系数小的优点。

线绕电阻器降额的主要参数是功率、电压和环境温度。

4.2 应用指南

a) 在 II 级降额应用条件下，不采用绕线直径小于 0.025mm 的电阻器。

b) 功率型线绕电阻器可以经受比稳态工作电压高得多的脉冲电压， 但在使用中应作相应的降额。见附录 D（参考件）。

c) 功率型线绕电阻器的额定功率与电阻器底部散热面积有关， 在降额设计中应考虑此因素。见附录 E（参考件）。

d) 为保证电路长期工作的可靠性，设计应允许线绕电阻器有一定的阻值容差：精密型线绕电阻器为 ±0.4％；功率型线绕电阻器为 ±1.5％。

4.3 降额准则

5、 热敏电阻器

5.1 概述

敏电阻器具有很高的电阻—温度系数（正或负的）。

敏电阻器降额的主要参数是额定功率和环境温度。

5.6.5.2 应用指南

a) 负温度系数型热敏电阻器，应采用限流电阻器，防止元件热失控。

b) 任何情况下，即使是短时间也不允许超过电阻器额定最大电流和功率。

c) 为保证电路长期可靠性的工作，设计应允许热敏电阻器阻值有±5％的容差。

4.3 降额准则

其他几个参数：

额定电压： 由阻值和额定功率换算出的电压。

最高工作电压： 允许的最大连续工作电压。在低气压工作时，最高工作电压较低。

老化系数： 电阻器在额定功率长期负荷下，阻值相对变化的百分数，它是表示电阻器寿命长短的参数。

电压系数： 在规定的电压范围内，电压每变化1伏，电阻器的相对变化量。

噪声： 产生于电阻器中的一种不规则的电压起伏，包括热噪声和电流噪声两部分，热噪声是由于导体内部不规则的电子自由运动，使导体任意两点的电压不规则变化。

在高于绝对0°（-273℃或Ok）的任何温度下，物质中的电子都在持续地热运动。由于其运动方向是随机的，任何短时电流都不相关，因此没有可检测到的电流。但是连续的随机运动序列可以导致Johnson噪声或热噪声。电阻热噪声的幅度和其阻值有下列关系；

式中，Vn是噪声电压，以V为单位；Kb是玻尔兹曼常数，1.38×10(-23)J/K；T是温度，以K为单位；R是电阻，以Ω为单位；B是带宽，以Hz为单位。

在室温下，可简化为下面的表达式：

图所示为电阻在25℃时，在50Ω终端电阻上产生的热噪声功率。

图 热噪声和电阻的关系及电阻在25℃的热噪声

虽然该噪声电压和功率很低，如果该电阻在一个高增益的有源滤波器中，噪声可能会很明显。噪声与温度和电阻值平方根成正比。

带宽越宽，总功率越大，因此即使dBm／Hz的功率幅度看上去很小，但给定带宽内的总功率也会很高。如果把V噪声使用终端转换成功率，其中R终端是噪声终端电阻，然后乘以以Hz为单位的总带宽，则所得的整个带宽上的总噪声功率对低噪声应用可能是不可接受的。

对电阻寿命影响的因素

1.温度,温度过高可以很快使其烧毁

2.环境的酸碱度,直接腐蚀电阻导致其损坏

3.外力,超过一定的力的限度,电阻就会断裂

所以要是电阻寿命延长,散热要好,防止烧毁,环境要干燥,无污染物,避免外力作用。

电阻值大的电阻，寿命相对会长

1M欧的电阻阻值很高,在低压中使用时由于功率消耗少,工作环境影响甚微,一般寿命都很长,不需要特别注意（相对其他如电解电容等元件）。有问题大都是在高压工作时产生的。

高压工作时,电阻的制造工艺、使用材质都有相当的要求.要考虑使用功率往往会用到最大的可能(电阻的安全功率值是实际工作功率的两倍以上,有些产品设计不当,往往使用功率和电阻额定功率值过于接近）；所以温度的耐受能力是最基本的要求。而瞬间脉冲电压和涌浪电流也会对电阻造成致命的打击,对于引脚焊接不良,绝缘制程有瑕疵的产品,不用多久就崩溃烧毁.正确使用的电阻,使用寿命在10万小时以上不成问题。

所以像1M欧这样的高阻值电阻是有区分高压和一般用途的.高压专用的电阻价格比一般电阻高数倍,不过电阻终究是低价元件,而且在高压使用的电阻数量不是很多。对于高压大电流的场景，留有足够的降额设计，有效提高电阻的寿命。