Comparaison des résistances de films en carbone et des résistances de films métalliques - Avantages et inconvénients, performances, structure
Dans la conception de circuits électroniques, les résistances sont des composants de base indispensables, parmi lesquels les résistances de films métalliques et les résistances de films de carbone sont deux types de résistances courantes.Ils diffèrent par la structure, le processus de fabrication, les performances et les scénarios d'application.Les résistances de films métalliques, généralement représentées par le symbole RJ, utilisent des métaux ou des alliages spéciaux comme matériaux de résistance, et forment une couche de film de résistance sur un substrat en céramique ou en verre par évaporation ou pulvérisation sous vide.Ce processus de fabrication entraîne des résistances de films métalliques avec des propriétés électriques supérieures, y compris une meilleure résistance à la chaleur, un potentiel de bruit faible et des coefficients de température et de tension stables.En revanche, les résistances de films de carbone sont formées en revêtir une suspension contenant des liants organiques, de l'encre de carbone, du graphite et des charges sur un substrat isolant, puis en formant un film de carbone par une réaction de pyrolyse dans un environnement à haute température et à vide.Bien que les résistances de films en carbone soient moins chères à fabriquer et plus faciles à produire en masse, leurs performances électriques et leur stabilité ne sont pas aussi bonnes que les résistances de films métalliques.Cet article comparera en détail les avantages et les inconvénients, les processus de fabrication et l'applicabilité de ces deux résistances dans différentes applications, offrant aux lecteurs une analyse technique complète et des conseils pratiques.Catalogue
1. Qu'est-ce qu'une résistance de film métallique?
Les résistances de films métalliques, généralement représentées par le symbole RJ, sont des résistances qui utilisent des métaux ou des alliages spéciaux comme matériaux de résistance et forment une couche de film de résistance sur la céramique ou le verre par évaporation ou pulvérisation sous vide.Pendant le processus de fabrication, l'alliage est chauffé dans un vide, ce qui le fait s'évaporer et former un film métallique conducteur à la surface de la tige de porcelaine.En groovant et en changeant l'épaisseur du film métallique, la valeur de résistance peut être contrôlée avec précision.Les performances électriques de cette résistance sont meilleures que celles des résistances de film de carbone, avec une meilleure résistance à la chaleur, un potentiel de bruit faible, un coefficient de température stable et un coefficient de tension.Le processus de fabrication des résistances de films métalliques est très flexible.La valeur de résistance peut être ajustée en ajustant la composition du matériau, l'épaisseur du film et les rainures, produisant ainsi des résistances avec d'excellentes performances et une large plage de résistance.
Les principaux avantages des résistances de films métalliques incluent:
Le coût est relativement faible: le processus de production est mature et les coûts des matériaux sont contrôlables.
Moins de bruit: un faible bruit électrique, adapté aux applications de haute précision.
Stabilité élevée: excellentes performances dans divers environnements, adaptées à une utilisation à long terme.
Petite taille: facile à intégrer dans de petits appareils électroniques.
Haute précision: la valeur de résistance est précise et peut être utilisée dans la conception du circuit qui nécessite une haute précision.
2. Qu'est-ce qu'une résistance de film en carbone?
Les résistances de films en carbone sont fabriquées en enrobant une suspension contenant des liants organiques, de l'encre de carbone, du graphite et des charges sur un substrat isolant, puis en le polymérisant par chauffage.Au cours de son processus de fabrication, les hydrocarbures gazeux sont décomposés à des températures élevées et à l'aspirateur, et le carbone est déposé sur la tige ou le tube en porcelaine pour former un film de carbone cristallin.En modifiant l'épaisseur du film de carbone et la longueur du grain, différentes valeurs de résistance peuvent être obtenues.Les résistances de films en carbone ont un coût plus faible, mais leurs propriétés électriques et leur stabilité sont médiocres, ils ne sont donc généralement pas utilisés comme résistances à usage général.Cependant, en raison de la facilité de réalisation de films à haute résistance, les résistances de films de carbone sont principalement utilisées pour les résistances à haute résistance et à haute tension, et leurs applications sont similaires aux résistances à haute tension.
Avantages et inconvénients des résistances de films en carbone
avantage
Faible coût: le processus de fabrication est simple et le coût du matériau est faible.
Haute résistance: des films faciles à faire haute résistance, adaptés à une résistance élevée et à des applications à haute tension.
Produits faciles à masse: Convient aux besoins de production à grande échelle et à faible coût.
défaut
Performances électriques médiocres: pas aussi stables et précises que les résistances de films métalliques.
Bruit élevé: le bruit électrique généré lorsque le courant passe est grand et ne convient pas aux applications de haute précision.
Coefficient à haute température: la valeur de résistance change considérablement avec la température, ce qui affecte la stabilité dans les environnements à haute température.
3. Résistances de films en carbone vs résistances de films métalliques: comparaison côte à côte
Comprendre les différences entre les résistances de films métalliques et les résistances de films carbone aide à choisir le bon composant pour des applications spécifiques.Cette comparaison se concentre sur les mesures de performance clés telles que le coefficient de résistance de température (TCR), le coefficient de tension de résistance (magnétoscope) et la stabilité globale.
Coefficient de température de résistance (TCR)
Le TCR indique comment la valeur de résistance change avec les fluctuations de la température.En règle générale, la résistance augmente lorsque la température augmente et diminue lorsqu'elle baisse.Les résistances de films métalliques présentent un TCR allant de ± 20 à ± 200 parties par million par Kelvin (PPM / K), suggérant des changements mineurs de résistance avec les variations de température.En revanche, les résistances de films de carbone ont un TCR de -200 à -1000 ppm / k, indiquant une fluctuation de résistance plus significative sous les changements de température.Cela rend les résistances de films métalliques plus fiables pour les applications impliquant des températures extrêmes.De plus, ils génèrent moins de bruit thermique, améliorant leur aptitude aux appareils électroniques sensibles comme les radios et les systèmes radar.
Coefficient de tension de résistance (magnétoscope)
Le magnétoscope mesure comment la résistance change avec l'application de tension.Lorsque la tension est appliquée à une résistance, généralement, la résistance diminue légèrement.Les résistances de films métalliques ont un VCR faible, près de 1 ppm / V, montrant un changement minimal de résistance lorsqu'il est soumis à une tension.Les résistances de films en carbone, cependant, ont un magnétoscope plus élevé de -10 ppm / V, indiquant un changement de résistance plus notable avec l'application de tension.Cette propriété rend les résistances de films métalliques plus stables et fiables dans des conditions à haute tension.
La stabilité
La stabilité est cruciale pour les résistances opérant dans divers environnements.Les résistances de films métalliques excellent dans la stabilité, se comportant robustement contre des facteurs externes comme le rayonnement, la chaleur et le froid.Cela les rend particulièrement bien adaptés aux environnements à forte demande.Bien que les résistances de films en carbone offrent également une stabilité décente, elles ne fonctionnent pas aussi bien que des résistances de films métalliques dans des conditions similaires.
4. Résistances de films en carbone et résistances de films métalliques: comparaison structurelle
Il existe des différences significatives dans les processus de construction et de fabrication des résistances de films de carbone et de films métalliques, chaque résistance étant personnalisée pour des applications spécifiques en fonction de ses propriétés structurelles et de ses caractéristiques de performance.
Fabrication de résistances de films en carbone
Le processus commence par un substrat en céramique recouvert d'un mélange d'encre de carbone, de graphite et d'une suspension de liant.Le composant est ensuite exposé à des températures élevées, déclenchant une réaction de clivage.À mesure que la température augmente, le composé de carbone se décompose, laissant derrière lui une couche de graphite pur qui cristallise et forme un film de carbone durable sur la base en céramique.Cette couche de graphite est responsable de la capacité de la résistance à conduire l'électricité.Pour protéger le film de carbone fragile contre les dommages thermiques et les facteurs environnementaux, les résistances sont enfermées dans un boîtier en plastique protecteur.Les fils en cuivre sont attachés aux deux extrémités de la base en céramique pour fournir des points de connexion électriques.
Fabrication de résistances de films métalliques
Les résistances de films métalliques sont produites par un processus plus complexe.Ces résistances utilisent généralement des métaux tels que le chrome de nickel (NICR), mais d'autres matériaux tels que le nitrure de tantale, l'or, le platine ou l'étain et l'antimoine peuvent être utilisés en fonction des spécifications requises.Le métal de choix est déposé de vapeur sur un substrat pour former une fine couche.Cette couche métallique est ensuite âgée artificiellement à basse température pendant une période prolongée pour améliorer ses propriétés électriques.Le réglage fin de la valeur de la résistance en gravant les rainures en spirale dans le film métallique permet un contrôle précis du chemin électrique et donc de la résistance totale fournie par la résistance.
Comparaison des performances
Les résistances de films de carbone sont généralement moins chères à produire et plus simples à concevoir, mais ont des performances électriques et une stabilité plus faibles.Ils sont les plus efficaces dans les réglages à haute résistance et à haute tension, mais comme ils sont sensibles aux changements de température et au vieillissement, ils ne sont pas idéaux pour les applications nécessitant une précision élevée.
En revanche, les résistances de films métalliques, bien que plus coûteuses et complexes à fabriquer, offrent des performances électriques et une stabilité supérieures.Un contrôle minutieux de l'épaisseur du film et des processus de gravure permet à ces résistances de fonctionner de manière fiable dans des applications nécessitant une haute précision et une stabilité, telles que les instruments de mesure sensibles et les circuits électroniques critiques.
5. Résistances de films en carbone vs résistances de films métalliques: disponibilité
Le film en carbone et les résistances de films métalliques sont des composants essentiels dans diverses applications électroniques, chacune avec des spécifications uniques qui conviennent à des besoins différents.
Résistances de films en carbone
Des résistances de films en carbone sont disponibles dans des valeurs de résistance allant de 1 ohm à 25 mégohms, avec des évaluations de puissance de watts d'un quart jusqu'à cinq watts.Leur utilisation généralisée peut être attribuée au faible coût de production et à leur adaptabilité dans un large éventail d'applications.La valeur de résistance des résistances de films de carbone est déterminée par plusieurs facteurs.La résistance diminue à mesure que la zone transversale de la tige enrobée de carbone augmente.Inversement, la longueur de la tige améliore la résistance - plus la tige est longue, plus la résistance est élevée.De plus, la résistance diminue à mesure que la concentration de carbone dans le revêtement augmente, permettant une plage polyvalente de résistances en ajustant ces dimensions pendant la fabrication.
Résistances de films métalliques
Des résistances de films métalliques, connues pour leur précision et leur stabilité, sont proposées dans une gamme de tolérances, notamment 2%, 1%, 0,5%, 0,25% et 0,1%.Ils ont des coefficients de température (TCR) qui varient de 10 à 100 ppm / k, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans des dispositifs électroniques sophistiqués où la précision est cruciale.Les facteurs influençant la résistance des résistances de films métalliques sont étroitement liés à leur processus de fabrication.La résistance diminue à mesure que la largeur des rainures en spirale coupées sur le film métallique augmente - des coupes plus larges entraînent une résistance plus faible.De plus, l'augmentation du nombre de couches du film métallique entraîne également une diminution de la résistance.Cela permet aux fabricants d'obtenir un contrôle précis sur les propriétés de la résistance en ajustant la profondeur et le nombre de coupes en spirale.
6. Résistances de films en carbone vs résistances de films métalliques: inconvénients
Bien que les résistances de films métalliques fonctionnent mieux en termes de réponse en fréquence, les résistances de films en carbone ont toujours leurs avantages uniques en raison de leur faible coût et de leur haute résistance.Cependant, les deux ont également leurs inconvénients.
Inconvénients des résistances de films en carbone
Sensibilité à la température: les résistances du film de carbone ont un coefficient de résistance de température significatif (TCR), allant généralement de -200 à -1000 ppm / k.Ce TCR élevé signifie que leur résistance change considérablement avec la température, ce qui peut être problématique dans les applications sensibles à la température.
Problèmes de stabilité: La valeur de résistance des résistances de films de carbone peut changer considérablement dans le temps ou dans des conditions environnementales extrêmes.Cette instabilité peut entraîner des performances imprévisibles, en particulier dans les circuits électroniques de précision où des valeurs de résistance cohérentes sont essentielles.
Taille physique: Généralement, les résistances de films de carbone sont plus grandes par rapport aux autres types de résistances.Pour les dispositifs électroniques compacts où l'espace est limité et la miniaturisation est une priorité, la plus grande taille peut être un inconvénient.
Inconvénients des résistances de films métalliques
Facteur de coût: Par rapport aux résistances de films en carbone, la production de résistances de films métalliques implique des processus plus complexes et des matériaux de meilleure qualité, entraînant des coûts de fabrication plus élevés.En conséquence, ils sont plus chers, ce qui peut être un inconvénient important pour les projets sur un budget serré.
Dissipation de puissance: les résistances de films métalliques peuvent dissiper plus de puissance dans les applications où le courant élevé traverse la résistance.Cette consommation d'énergie accrue peut entraîner des problèmes d'efficacité dans les circuits sensibles à l'énergie, ce qui peut entraîner des coûts d'exploitation plus élevés et une production de chaleur.
7. Résumé
Grâce à une comparaison détaillée de la structure, du processus de fabrication, des performances électriques et de l'application de résistances de films métalliques et de résistances de films de carbone, leurs avantages et inconvénients respectifs peuvent être observés.Les résistances de films métalliques sont devenues le premier choix pour exiger des équipements électroniques en raison de leur haute précision, de leur stabilité élevée et de leur faible bruit.Bien que leurs coûts de fabrication soient plus élevés, ils sont sans aucun doute le meilleur choix pour les applications qui nécessitent une fiabilité à long terme et un contrôle précis.Les résistances de films en carbone sont largement utilisées dans les circuits à haute résistance et à haute tension qui ne nécessitent pas de performances électriques élevées en raison de leur faible coût, de leur faible résistance et de leur facilité de production de masse.En fonctionnement réel, les ingénieurs doivent peser soigneusement les caractéristiques de ces deux résistances et sélectionner le type de résistance le plus approprié en fonction des exigences d'application spécifiques pour garantir la fiabilité et la stabilité des performances de la conception du circuit.Les résistances de films métalliques et les résistances de films en carbone jouent un rôle important dans la technologie électronique moderne, et leur développement et leur amélioration continus continueront de promouvoir les progrès et l'innovation de la technologie électronique.
Questions fréquemment posées [FAQ]
1. Quelle est la différence entre les résistances de films métalliques et les résistances de films en carbone?
Les résistances de films d'oxyde métallique fonctionnent dans une large gamme de résistances et peuvent résister à une température plus élevée que les résistances du film de carbone.Conception du bruit Contrairement aux résistances de films de carbone, les résistances de films d'oxyde métallique ont une conception de bruit faible.Ils gardent le courant minimum.Par conséquent, il assure moins de bruit.
2. Les résistances de films métalliques peuvent-elles être utilisées au lieu de résistances de films en carbone?
Les remplacer est votre choix.Le film carbone et le film métallique fonctionneront de la même manière.Certains aiment la super précision des films métalliques (1%, 2%, etc.).Certains aiment les films en carbone parce qu'ils sont similaires aux originaux ailleurs dans le récepteur.
3. Pourquoi les résistances de carbone ne sont-elles plus les plus courantes?
Les résistances de carbone ne sont généralement pas conçues pour transporter de grands courants.Si trop de courant passe par ce type de résistance, il chauffera au point que les dommages permanents résultent.Même les courants légèrement trop grands peuvent entraîner des changements dans la résistivité du matériau carbone.
4. Comment savoir si une résistance est une résistance de film métallique?
Les résistances de films en carbone ont une couche de peinture protectrice noire à la surface.Nous pouvons distinguer en regardant la couleur de la peinture protectrice.Les résistances de films métalliques utilisent généralement un film de protection blanc brillant.