电阻的结构、数学模型、高频温度老化等特性

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1、电阻的使用特性电阻是主板上使用最多的元件，因此有必要对其电气特性进行一些必要的了解。本文主要以BAYSCHLAY公司的SMD电阻进行介绍。BAYSCHLAG是一家在SMD电阻设计生产领域中居世界领导地位的公司，它几乎参加了所有SMD电阻的标准制定，因此以BAYSCHLAG公司的产品作为代表进行电阻的特性分析是比较合适的。本文将按以下几个方面进行介绍。（一）电阻的结构和材料（二）电阻的一般规格及特性（三）电阻的高频特性（四）电阻的发热、功率及其他特性一．电阻的结构和材料图一FlatChip电阻结构SMD电阻从外型上可以分为FlatChip和Cyli

2、nder两大类，每大类根据精度、使用条件和电阻值的大小又分为Professional、Precision、HighOhmic、LowOhmic、HF（HighFrequence）几种。FlatChip电阻的结构如图一所示。它的制造过程是首先在一块96%或85%的三氧化二铝绝缘基材上的上下两个表面上沉积上一层合金或金属陶瓷的薄膜，一般来说，制造HighOhmic使用金属陶瓷薄膜，其他使用电阻合金薄膜。然后用激光烧蚀掉部分薄膜，使电流流过导电薄膜的路线是W形，通过控制导电薄膜的厚度和路线长度来控制电阻值的大小。在电阻的两侧再分别压上ThinFilmT

3、erminationBase和镍基镀锡的的OuterTermination，最后再中间覆盖上ProtectionCoating。Cylinder电阻类中Professional和Precision的结构如图二所示。图二Cylinder电阻结构一和FlatChip电阻相比，此类Cylinder的主要区别在于：1．外型为圆柱型2．内部电流流动路线为螺旋线3．表面有色环标志另外一种Cylinder电阻为HF电阻，用于高频电路中，其结构如图三所示。它和其他Cylinder电阻的主要区别是由激光蚀刻出的电流路线没有弯曲或螺旋。一．电阻的一般规格和特性如前所

4、诉，FlatChip和Cylinder都分为几个不同的种类，其中FlatChip分图三Cylinder电阻结构三为Professional、Precision、HighOhmic和LowOhmic，而Cylinder分为Professional、Precision和HF。图四和图五为FlatChip中各种电阻的一般规格和特性，图中某些项含义说明如下：1．电阻名称（如MCS0402、MCU0805等）中的字符串是BAYSCHLAG公司对产品的命名，其后数字为封装大小，按长度X宽度表达，单位：0.01英寸。2．温度系数为最大值，即：25ppm/k表示

5、温度系数不大于25ppm/k。3．IECSeries是InternationalElectrotechnicalCommission标准规格的电阻所定义的序列号。4．电阻阻值为25摄氏度下测量。图六和图七是Cylinder电阻的一般规格说明和特性，图中某些项含义说明如下：1．电阻名称（如MMU0102、MMB0207等）中的字符串是BAYSCHLAG公司对产品的命名，其后数字为封装大小，按直径X长度表达，单位：毫米。一．高频特性由于各种杂散参数的存在，在高频下电阻会呈现一些不同于直流和低频下的阻抗特性，这些参数的大小和电阻的封装、材料和结构有关，

6、在图八中给出了Flat图四FlatChip电阻规格一图五FlatChip电阻规格二Chip、Cylinder中非HF和HF的一些典型高频下的阻抗特性曲线，图中横坐标为频率，纵坐标为交流阻抗和直流阻抗的模值之比（即

7、Z

8、/R），下面我们逐一进行分析。首先对于图八中第一个坐标系中的FlatChip电阻MCT49R9（直流电阻R=49.9W）的曲线，可以看到对于频率低于1GHz的曲线部分

9、Z

10、/R约等于1，表示电阻未呈现交流特性，当频率高于1GHz时曲线上翘，表明

11、Z

12、随着频率的上升而增大，呈现电感特性，图中已经标出各个频率（频率f=2、3、4….）下

13、的

14、Z

15、/R值。为了更好地说明高频下电阻的阻抗特性，我们可以用一个物理模型来描述电阻的高频行为。图九中是电阻的高频模型和相应的模拟结果，对于电阻MCT49R9，由于其曲线上翘，首先用R-L模型来进行拟合，其中L主要来自弯曲的导电膜的导线电感，

16、Z

17、/R的测量值和相应的R-L模型计算值见图九中所示。可见，当频率f低于5GHz时，R-L模型可以比较好的和测量值拟合，为了更好地和测量值拟合，可以采用R-L-C模型，相应的模型和计算结果也请见图九，其中C主要来自弯曲导电膜导线的线间电容，类似与变压器的匝间电容。由图九可见，当频率f低于8GHz图六Cyli

18、nder电阻规格一图七Cylinder电阻规格二图八电阻的高频

19、Z

20、/R曲线图九电阻的高频模型和计算结果时，R-L-C模型可以比较好的和