【導(dǎo)讀】薄膜電阻與厚膜電阻的共同特征在于，通過在耐熱基板的表面，涂覆一層薄膜狀的電阻材料而形成的電阻元件。薄膜與厚膜最直觀的差異就是這層“膜”（導(dǎo)電層）的厚度。厚膜電阻膜的厚度可以是薄膜電阻的上千倍。
但是單單理解到 “膜”（導(dǎo)電層）的厚度的差異，在我們在設(shè)計電路以及選擇電阻時，依舊不知道該怎么下手。今天就從三個方面：精度與功率、電流噪聲、溫度系數(shù)，來把薄膜電阻&厚膜電阻的差異給講透。
精度與功率上的差異
概括來說：
● 薄膜，主要針對精度而設(shè)計。
● 厚膜，主要針對功率而設(shè)計。
圖1：薄膜電阻與厚膜電阻，在半透明外殼下呈現(xiàn)的圖案
薄膜電阻是用真空法淀積導(dǎo)電層，稱為濺鍍。這在陶瓷基板上形成一個薄而均勻的層，只有幾微米厚。然后，該層將經(jīng)歷光刻或激光蝕刻的過程。這決定了電阻值的精確度，容差極為精細，可低至0.01%。這樣的精度才使薄膜電阻如此有用。
厚膜電阻的導(dǎo)電層以漿的形式印制在陶瓷基板上。其厚度可以是薄膜電阻導(dǎo)電層的上千倍。這樣的厚度在處理高功率應(yīng)用時具有性能優(yōu)勢，而且制造成本也明顯低于薄膜電阻。然而，它在功率方面的優(yōu)勢卻也使得其可預(yù)測性和精確性降低，容差可能高達 5%。
然后隨著薄膜電阻的發(fā)展，現(xiàn)在薄膜電阻與厚膜電阻功率上的差距，越來越小，這折射出薄膜電阻的性能改進。
舉個例子：TE的RN73系列的0805型電阻，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊，其額定功率為 0.1W（RN73系列數(shù)據(jù)手冊）。
TE的新款RP73P系列的0805型電阻，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊，其額定功率可以達到0.25WC RP73P 系列數(shù)據(jù)手冊）。
電流噪聲上的差異
電流噪聲是我們不希望的寬頻譜信號，可以疊加在任何有用的信號上，包括DC直流信號。與其他無源元件一樣，電阻也是不同程度的噪聲源，具體取決于電阻值、溫度、施加電壓和電阻類型。
概括來說：薄膜電阻比厚膜電阻在電流噪聲上更有優(yōu)勢。
01 薄膜電阻與厚膜電阻的電流噪聲比較
下面我們以Yageo RC電阻舉例，從微觀結(jié)構(gòu)角度上，更好的說明了薄膜電阻與厚膜電阻，在電流噪聲上的區(qū)別。
圖2：薄膜電阻和厚膜電阻結(jié)構(gòu)的差異（圖片來源：Yageo）
對于薄膜電阻，如上圖所示，從薄膜電阻的電阻層的微觀結(jié)構(gòu)來看，只有金屬顆粒堆疊在一起形成精細的金屬膜。當(dāng)電子在導(dǎo)電金屬層中移動時，它們可以從一個或多個導(dǎo)電晶格轉(zhuǎn)移到另一個晶格，并在沒有任何阻礙的情況下形成電流，這有助于防止噪聲產(chǎn)生。
對于厚膜電阻，如上圖所示，電阻層的材料由金屬和玻璃材料制成。玻璃材料是不導(dǎo)電的，所以電子不能穿過玻璃顆粒。電流的方向因這些玻璃顆粒而改變，并成為電流噪聲的來源。
02 薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲測量結(jié)果
下圖是薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲測量結(jié)果（數(shù)據(jù)來源于Yageo）。在不同頻率的噪聲水平下，薄膜電阻比厚膜電阻有更低的電流噪聲。
圖3：薄膜電阻和厚膜電阻的噪聲差異（圖片來源：Yageo）
對于一些音頻放大電路，薄膜電阻的低電流噪聲特性是的一個比較理想的方案，因為這類電路需要較低的失真，才能達到較高的音質(zhì)。
更多內(nèi)容請參考：Vishay：高端音頻應(yīng)用選擇電阻
小貼士：不同電阻的成分差異
碳膜電阻的尺寸通常較大，功率較小，公差較大，溫度系數(shù)也大，另外在高溫下會產(chǎn)生噪音。從好的方面來說，它們比大多數(shù)電阻便宜，而且通常在更高的頻率下表現(xiàn)得很好。
陶瓷電阻具有較高的溫度系數(shù)，中等工作溫度范圍，通常比大多數(shù)電阻昂貴。
金屬元素電阻常用于電流傳感中。它們精度高，阻值和公差都比較低。
金屬薄膜電阻具有良好的溫度穩(wěn)定性，低噪音，阻值范圍寬、公差小。
金屬氧化物薄膜電阻跟金屬薄膜電阻非常相似，但它們能更有效地承受浪涌電流，并承受更高的溫度等級。
厚膜電阻具有噪聲、浪涌容限低、溫度穩(wěn)定性好、額定電壓高的特點。它們具有多種阻值。
薄膜電阻具有低噪聲、高壽命穩(wěn)定性、低溫度系數(shù)和高阻值等特點。
繞線電阻適用于大功率、大電流應(yīng)用場合。另一方面，它們噪音高，電阻值低。無感選項也可用。
如果您正在尋找最廣泛的阻值范圍，厚膜或薄膜電阻將是您的最佳選擇。如果是高功率應(yīng)用場景，薄膜和厚膜電阻值得考慮。
更多與小貼士相關(guān)的內(nèi)容,可參見：電阻的成分差異
溫度系數(shù)TCR上的差異
與任何電路一樣，電阻的特性也會隨溫度而變化，因此溫度的任何變化均會影響性能。所有電阻均會將不需要的電能轉(zhuǎn)化為熱量；所有電阻也都具有電阻溫度系數(shù) (TCR)，用來描述電阻如何隨溫度的變化而變化。
01 什么是溫度系數(shù)TCR？
電阻的溫度系數(shù)，闡述了觀察到的阻值如何隨電阻溫度的變化而變化。溫度系數(shù)通常以ppm（百萬分之一）每攝氏度為單位給出，與使用%/°C的單位相比，這節(jié)省了大量小數(shù)點后的零。數(shù)值可能是正的，也可能是負的，分別表示與溫度的正相關(guān)或負相關(guān)。這是一個總結(jié)數(shù)字，通常以范圍或限制最大值的形式給出，而實際電阻阻值不一定會線性變化。
計算公式：
t1= +25 °C或特定室溫
t2= –55 °C 或 +125 °C測試問題
R1=參考溫度下的阻值
R2=測試溫度下的阻值
概括來說：薄膜比厚膜電阻在溫度系數(shù)TCR上更有優(yōu)勢。
02 薄膜電阻與厚膜電阻溫度系數(shù)TCR比較
薄膜工藝制造的元件具有非常穩(wěn)定的電阻，電阻隨溫度變化很小。與厚膜電阻的印刷工藝相比，通過濺鍍的金屬電阻層允許薄膜電阻具有低TCR。
此外，由于薄膜電阻層和厚膜電阻層的成分之間的固有差異，薄膜電阻的電流噪聲也低于厚膜電阻。
我們以Yageo的RT系列薄膜電阻以及RC系列厚膜電阻舉例：
● RC0805，厚膜，0805，TCR的范圍±100ppm/℃到±300ppm/℃（RC0805數(shù)據(jù)手冊）。
● RT0805，薄膜，0805，TCR的范圍±5ppm/℃到±50ppm/℃（RT0805數(shù)據(jù)手冊）。
圖5 ：Yageo薄膜電阻與厚膜電阻的TCR比較（圖片來源：Yageo）
更多內(nèi)容請參考：Yageo：高精度薄膜電阻在低電流噪聲中的應(yīng)用
Digi-Key薄膜&厚膜電阻產(chǎn)品
Digi-Key網(wǎng)站有不同品牌的薄膜電阻與厚膜電阻，提供豐富的參數(shù)篩選項，如成分，溫度系數(shù)等各種參數(shù)。工程師可以根據(jù)應(yīng)用要求和參數(shù)來挑選合適的電阻。詳情可參見Digi-Key表面安裝電阻。
圖6：Digi-Key網(wǎng)站提供豐富的參數(shù)篩選項
本文小結(jié)
新材料和制造工藝的改進，讓制造商能夠在不犧牲精度的同時，提高薄膜電阻的能力。盡管厚膜電阻在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用以及功率至關(guān)重要的應(yīng)用中，始終占有一席之地，但隨著薄膜技術(shù)的進步，設(shè)計人員能夠在更廣泛的應(yīng)用中獲得更精確可靠的結(jié)果。
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