毫歐姆電阻在汽車電子系統(tǒng)中的應用

長期穩(wěn)定性

　　對于任何傳感器來說，長期穩(wěn)定性都非常重要。甚至在使用了一些年后，人們都希望還能維持早期的精度。這就意味著電阻材料在壽命周期內一定要抗腐蝕，并且合金成分不能改變。要使測量元件滿足這些要求，可以使用同質復合晶體組成的合金，通過退火和穩(wěn)定處理的生產(chǎn)制程，以達到基本熱力學狀態(tài)。這樣的合金的穩(wěn)定性可以達到ppm/年的數(shù)量級，使其能用于標準電阻。

　　圖2 是表面貼裝電阻的典型長期穩(wěn)定性曲線，可以看出在140℃下老化1000小時后阻值只有大約-0.2%的輕微漂移，這是由于生產(chǎn)過程中輕微變形而導致的晶格缺損造成的。阻值漂移很大程度上由高溫決定，因此在較低的溫度下比如+100℃，這種漂移實際是檢測不出來的。

　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　圖2? 表面貼裝電阻的典型長期穩(wěn)定性曲線

四端子連接

　　在低阻值電阻中，端子的阻值和溫度系數(shù)的影響往往是不能忽略的，實際設計中應充分考慮這些因素，可以使用附加的取樣端子直接測量金屬材料兩端的電壓。如圖3所示，一個四端子的連接將允許測量系統(tǒng)實際用到的阻值為R0，而普通的連接的阻值為R0+2xRCu 。例如，10 mm長0.3 mm線徑的銅線會增加2.4 mW的RCu阻值，4mm長0.2mm寬 35mm厚度的PCB引線的RCu阻值是10mW。

　　　　　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　　圖3? 一個四端子的連接將允許測量系統(tǒng)實際用到的阻值為R0，
　　　　　　　　　　　　　而普通的連接的阻值為R0+2xRCu

　　這些例子都表明有缺陷的電阻結構或者布線不合理都會導致非常大的誤差，對于10毫歐兩端子電阻器，銅連接線占了總阻值的24%，甚至很短的4mm的PCB布線已經(jīng)使阻值翻倍。電阻材料和銅端子焊接前的結合面清理工藝可以減少端子的附加阻值，但是TCR的影響依然存在。

　　如圖4描述的實例中，銅的比例小到只有2%(相比前面24%的例子)，然而TCR卻從接近0升高到80ppm/K。對于這樣結構的低阻值電阻器，如果在在技術文檔中只列出合金材料本身的TCR絕對是不可以被接受也是沒有價值的。

　　　　　　　　　　
　　　　　圖4? 四端子連接使得測量系統(tǒng)可以從高可靠性的感測元件直接獲取信號

　　由電子束焊接的銅-錳鎳銅電阻實際上具有這樣低的端子阻值，通過合理的布線可以作為兩端子電阻使用而接近四端子連接的性能。但是在設計時一定要注意取樣電壓的信號連線不能直接連接取樣電阻的電流通道上，如果可能的話，最好能夠從取樣電阻下面連接到電流端子并設計成微帶線。

高負載功率

　　因為電阻材料的導熱性比銅要差，并且大多數(shù)電阻使用厚度在20-150mm之間的蝕刻結構的合金箔，因此無法通過電阻材料到端子散熱。解決方案之一就是用一層薄的導熱良好的粘合劑把電阻合金箔粘合到同樣有良好導熱性的底板材料上(銅或鋁)。這種結構可以有效地將熱量傳導給周圍環(huán)境，保證了電阻器具有非常低的熱內阻(典型值為10-30K/W)。(ISA-PLAN系列的電阻使用該技術制造，譯者注)

　　這種結構的電阻可以在非常高的溫度下滿負荷工作，如圖5所示在很高的溫度下才出現(xiàn)功率折減；同時，電阻材料的溫度可以維持在較低水平，這就可以有效改善電阻的長期穩(wěn)定性和因溫度而引起的阻值變化。
　　　　　　
　　對于使用復合結構的極低阻值的電阻器，電阻合金的橫截面積和機械強度很大，所以沒必要使用底板，這也就意味著電阻材料具有足夠低的熱內阻，例如對于1毫歐的電阻，熱內阻大約10K/W，但是100微歐的電阻，熱內阻只有1K/W了。(ISA-WELD系列的電阻使用該技術制造，譯者注)

　　　　　　　　
　　　　　　圖5? 由于自身的低熱內阻，只有在高溫下才出現(xiàn)功率折減

低電感

　　在當今的很多應用中需要測量和控制高頻電流，分流器的寄生電感參數(shù)也得到了大幅改善。表面貼裝電阻器的特殊的低電感平面設計和合金材料的抗磁特性，金屬底板，以及四引線連接都有效降低了電阻器的寄生電感。