उच्च परिशुद्धता प्रतिरोधों का प्रदर्शन और अनुप्रयोग

रोकनेवाला उद्योग में नई प्रौद्योगिकियों के विकास और उपयोग ने प्रतिरोधों के आकार में तेज कमी का कारण बना है। नई बाजार की मांगों ने बेहतर प्रदर्शन और स्थिरता के साथ उत्पादों को विकसित करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक घटक निर्माताओं को भी प्रेरित किया है। जैसे -जैसे विभिन्न प्रकार के सटीक प्रतिरोधों का उपयोग अधिक से अधिक व्यापक हो जाता है, सटीक प्रतिरोधकों का प्रदर्शन अधिक महत्वपूर्ण हो गया है। सटीक प्रतिरोधकों के मुख्य मापदंडों में तापमान गुणांक (TCR), पावर गुणांक (PCR), दीर्घकालिक स्थिरता, एंटी-स्टैटिक क्षमता (ESD), थर्मल इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स (EMF), शोर, आदि शामिल हैं।
सिस्टम के समग्र प्रदर्शन का सुधार प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक घटक या सबसिस्टम के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। समग्र प्रदर्शन सर्किट सिस्टम में सबसे कमजोर लिंक द्वारा निर्धारित किया जाता है। प्रत्येक घटक समग्र सर्किट सिस्टम में कुछ प्रदर्शन सीमाएं लाता है। विशेष रूप से, अल्पकालिक अधिभार, दीर्घकालिक स्थिरता, आवृत्ति प्रतिक्रिया और शोर। असतत रोकनेवाला उद्योग में, चार लोकप्रिय रोकनेवाला प्रौद्योगिकियां, वायरवाउंड प्रतिरोध, मोटी फिल्म प्रतिरोध, पतली फिल्म प्रतिरोध और पन्नी प्रतिरोध हैं, ग्राहकों को विभिन्न प्रदर्शन आवश्यकताओं और विभिन्न बजटों के साथ समाधान प्रदान करते हैं।
तालिका 1 विभिन्न अवरोधक प्रौद्योगिकियों, थर्मल प्रभाव, यांत्रिक तनाव और विद्युत विशेषताओं के फायदे और नुकसान को संक्षेप में प्रस्तुत करती है।
तनाव, चाहे यांत्रिक या थर्मल, प्रतिरोधों के विद्युत गुणों में परिवर्तन का कारण बनता है। यदि रोकनेवाला तनाव के कारण आकार, लंबाई, कॉन्फ़िगरेशन, या आणविक संरचना को बदलता है, तो रोकनेवाला के विद्युत गुण भी बदलेंगे।
जब वर्तमान अवरोधक तत्व के माध्यम से प्रवाह होता है, तो यह आत्म-हीटिंग उत्पन्न करता है, और तापमान में परिवर्तन सामग्री को यंत्रवत् विस्तार या अनुबंध करने का कारण बनता है। आदर्श अवरोधक तत्व में इन घटनाओं को स्वचालित रूप से संतुलित करने की क्षमता है। स्थिरता वृद्धि प्रणाली विनिर्माण प्रक्रिया के माध्यम से रोकनेवाला तत्व के भौतिक गुणों की अखंडता को बनाए रख सकती है और रोकनेवाला के उपयोग के दौरान आत्म-हीटिंग और तनाव की भरपाई करने की आवश्यकता को समाप्त कर सकती है।
हम विभिन्न अवरोधक प्रौद्योगिकियों की विशेषताओं की तुलना करेंगे और सटीक सर्किट में प्रत्येक प्रकार के रोकनेवाला के उपयोग पर चर्चा करेंगे।
पन्नी प्रतिरोधक
विशेष पन्नी रोकनेवाला मिश्र धातुओं (निकल/क्रोमियम और एडिटिव्स) को गर्मी और यांत्रिक तनाव के कारण होने वाले तनावों को संतुलित करने के लिए नियंत्रित प्रतिरोध के साथ एक विशेष सिरेमिक मैट्रिक्स में बंधुआ है। रोकनेवाला पथ पैटर्न लेजर को पन्नी रोकनेवाला मिश्र धातु में etched है। यह प्रक्रिया विशिष्ट रूप से कम तापमान बहाव, दीर्घकालिक स्थिरता, गैर-सूचक, स्थिर बिजली के लिए असंवेदनशील, कम समाई, तेजी से थर्मल स्थिरता और एकल अवरोधक तकनीक में कम शोर की महत्वपूर्ण विशेषताओं को जोड़ती है।
ये विशेषताएं सर्किट सिस्टम में उच्च स्थिरता और विश्वसनीयता लाती हैं। अवरोधक सटीकता, स्थिरता और प्रतिक्रिया की गति के बीच कोई समझौता नहीं माना जाता है। सटीक प्रतिरोध मूल्यों को प्राप्त करने के लिए, बल्क मेटल पन्नी धातु पन्नी संतुलित है और चुनिंदा आंतरिक शॉर्टिंग स्ट्रिप्स को समाप्त करता है। उच्च प्रतिरोध आवश्यकताओं के साथ काम करते समय, क्षेत्र को छोटे चरणों में प्रतिरोध मूल्य को बढ़ाने के लिए ज्ञात प्रतिरोध वृद्धि में चुनिंदा रूप से काट दिया जाता है।
मानक तापमान गुणांक ± 1 पीपीएम/ डिग्री 0 डिग्री से + 60 डिग्री (0। 05 पीपीएम/ डिग्री जेड-फोइल), पन्नी रोकनेवाला मिश्र धातु और थर्मल और यांत्रिक तनाव संतुलित मैट्रिक्स से प्राप्त किया गया है।

धातु पन्नी विमान में समानांतर रोकनेवाला पथ डिजाइन {{0}}} के अधिकतम इंडक्शन के साथ इंडक्शन को कम करता है। 08 μH। अधिकतम समाई 0.5 पीएफ है। एक 1- k} k} का प्रतिक्रिया समय 1 ns से कम 100 मेगाहर्ट्ज तक है। वृद्धि का समय रोकनेवाला मूल्य द्वारा निर्धारित किया जाता है, लेकिन उच्च या निम्न मान केवल मध्यवर्ती मूल्यों की तुलना में थोड़ा धीमा होते हैं। उच्च गति स्विचिंग सर्किट में कोई भी रिंगिंग विशेष रूप से महत्वपूर्ण नहीं है, जैसे कि सिग्नल कन्वर्टर्स।
एक 1- k the बल्क मेटल फ़ॉइल के डीसी प्रतिरोध की तुलना निम्न सूत्र का उपयोग करके 100 मेगाहर्ट्ज पर इसके एसी प्रतिरोध से की जा सकती है:
एसी प्रतिरोध/डीसी प्रतिरोध=1। 001
पन्नी रोकनेवाला प्रौद्योगिकियां विशेष विनिर्देशों के साथ प्रतिरोधों का उत्पादन करती हैं जो पहले अनुपलब्ध और वांछनीय थे। इनमें {{0}} का तापमान बहाव शामिल है। 2 ppm/ डिग्री, सटीकता ± {0।
एक अच्छा उत्पाद वास्तव में कितना अच्छा होना चाहिए?
बेशक, प्रत्येक सर्किट इंजीनियर डिजाइन को समग्र उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता नहीं है। कई अनुप्रयोगों में, निचले प्रदर्शन प्रतिरोध पर्याप्त होंगे, इसलिए उत्तर चार श्रेणियों में आते हैं।
1। धातु पन्नी प्रतिरोध एक उपकरण के समग्र प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।
2। एक या एक से अधिक धातु पन्नी प्रतिरोध एक डिवाइस का सबसे अच्छा प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं।
3। धातु पन्नी प्रतिरोध सर्किट प्रौद्योगिकी के विकास में सुधार कर सकते हैं और सटीक प्रतिरोधों के कई अनुकूल गुणों में सुधार कर सकते हैं।
4। स्पष्ट रूप से दीर्घकालिक विचारों के लिए सटीक प्रतिरोधों का उपयोग करने की योजना (उदाहरण के लिए: मेटल पन्नी प्रतिरोध सर्किट सटीकता को बनाए रखने के लिए सर्किट प्रदर्शन में थोड़ा सुधार करने के लिए महंगे उपकरणों को जोड़ने की तुलना में अधिक लागत प्रभावी हैं)।
दूसरी श्रेणी में, उदाहरण के लिए, एक एकल पैरामीटर को समग्र डिजाइन अर्थव्यवस्था के खिलाफ तौला जाना चाहिए। एक उच्च प्रदर्शन अवरोधक का उपयोग करने से लागत की बचत हो सकती है क्योंकि मुआवजा सर्किट को कम किया जा सकता है (और संबंधित घटकों की लागत और उनकी स्थापना सहेजा जाता है)। रोकनेवाला की सटीकता में सुधार डिवाइस को बेहतर बनाने की तुलना में अधिक लागत-प्रभावी है, क्योंकि कुछ प्रदर्शन में सुधार करने के लिए डिवाइस में सुधार करना सटीक प्रतिरोधों की तुलना में अधिक महंगा है।
सटीक वायरवाउंड प्रतिरोधकों
Wirewound प्रतिरोधों को आम तौर पर पावर Wirewound प्रतिरोधों और सटीक वायरवाउंड प्रतिरोधों में विभाजित किया जाता है। पावर वायरवाउंड रेसिस्टर्स उपयोग के दौरान बहुत बदल जाएंगे और उन अनुप्रयोगों में उपयोग नहीं किया जा सकता है जिनके लिए प्रतिरोधों के सटीक प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। इसलिए, हम पावर वायरवाउंड रेसिस्टर्स पर चर्चा नहीं करेंगे।
वायरवाउंड प्रतिरोधों की निर्माण प्रक्रिया के दौरान, अवरोधक तार की आंतरिक सतह (इन्सुलेट कंकाल के करीब साइड) को निचोड़ा जाता है, और इसकी बाहरी सतह तनाव के अधीन होती है। स्थायी विरूपण होता है।
इस प्रक्रिया के कारण होने वाली विरूपण और बाद में तार के एनीलिंग के दौरान कृत्रिम या प्रतिवर्ती विरूपण के विपरीत कृत्रिम है। अप्रत्याशित स्थायी यांत्रिक विरूपण विद्युत गुणों और तार के प्रतिरोध में यादृच्छिक परिवर्तन का कारण बनता है। परिणाम प्रदर्शन मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला है।
एक इन्सुलेट कंकाल पर वायरवाउंड प्रतिरोध तार के घाव से बने होते हैं। विभिन्न व्यास और लंबाई के तार अनुमानित प्रतिरोध और विशेषताओं को प्रदान करते हैं। सटीक वायरवाउंड प्रतिरोधों में पतली फिल्म और मोटी फिल्म प्रतिरोधों की तुलना में बेहतर एंटीस्टैटिक गुण और कम शोर होता है। Wirewound प्रतिरोधों में भी कम तापमान बहाव और बेहतर स्थिरता होती है।
Wirewound प्रतिरोधों में {0 की प्रारंभिक सटीकता हो सकती है। 005 %। तापमान का बहाव 3 पीपीएम/ डिग्री विशिष्ट के रूप में कम हो सकता है; लेकिन कम प्रतिरोध वायरवाउंड प्रतिरोधों के लिए यह आम तौर पर 15 पीपीएम/ डिग्री से 25 पीपीएम/ डिग्री है। थर्मल शोर कम है, और ऑपरेटिंग तापमान रेंज के बाहर ट्रैकिंग तापमान बहाव भी ± 2 पीपीएम/ डिग्री तक पहुंच सकता है। यह स्पष्ट होना चाहिए कि वायरवाउंड रेसिस्टर्स में एसएमडी पैकेजिंग उत्पाद नहीं होते हैं (एसएमडी को ढाला नहीं जाता है, और कुछ मोल्डेड सतह माउंट वायरवाउंड रेसिस्टर्स एसएमडी प्रतिरोध नहीं होते हैं), इसलिए वायरवाउंड रेसिस्टर्स का उपयोग उन स्थितियों में नहीं किया जा सकता है जहां प्रतिरोधक के वजन और मात्रा की आवश्यकता होती है।
हालांकि, वायरवाउंड प्रतिरोधों की घुमावदार संरचना के कारण, वायरवाउंड प्रतिरोध आगमनात्मक होते हैं, और इसी तरह के वाइंडिंग कैपेसिटेंस का उत्पादन करते हैं। रोकनेवाला के उपयोग के दौरान प्रतिक्रिया समय में सुधार के लिए इंडक्शन को कम करने के लिए विशेष घुमावदार तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। अंतर्निहित प्रेरक और कैपेसिटिव डिजाइन के कारण, वायरवाउंड प्रतिरोधों में अच्छी उच्च आवृत्ति विशेषताएं नहीं होती हैं। विशेष रूप से 50kHz से ऊपर के अनुप्रयोगों में। इंडक्शन और मूल्य कारकों के कारण, सटीक वायरवाउंड प्रतिरोध वर्तमान में समाप्त होने की कगार पर हैं।
पतली फिल्म प्रतिरोध
पतली फिल्म प्रतिरोधों को एक फिल्म सामग्री को वाष्पित किया जाता है, जो एक सिरेमिक सब्सट्रेट पर 50 से 250 एंगस्ट्रॉम की एक निश्चित प्रतिरोधकता के साथ वाष्पीकरण [1 एंगस्ट्रॉम (ए)=10 नैनोमीटर] के समान है। पतली फिल्म प्रतिरोधक वायरवाउंड प्रतिरोधों और पन्नी प्रतिरोधों की तुलना में किसी दिए गए क्षेत्र में उच्च प्रतिरोध मूल्यों का उत्पादन कर सकते हैं और सस्ते हैं। यह पतली फिल्म प्रतिरोधों को उन अनुप्रयोगों में एक अधिक किफायती विकल्प बनाता है जहां मध्यम-सटीक उच्च-प्रतिरोध प्रतिरोधों की आवश्यकता होती है और अंतरिक्ष दक्षता पर विचार किया जाता है।
पतली फिल्म प्रतिरोध तापमान के प्रति संवेदनशील हैं। फिल्म की उपयुक्त मोटाई को विभिन्न प्रकार के प्रतिरोध मूल्यों का उत्पादन करने के लिए चुना जा सकता है, लेकिन एक विशिष्ट फिल्म केवल एक निश्चित प्रतिरोध सीमा के साथ प्रतिरोधों का उत्पादन कर सकती है। इसलिए, विभिन्न मोटाई की फिल्मों का उपयोग विभिन्न प्रतिरोध सीमाओं के साथ प्रतिरोधों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।
फिल्म की स्थिरता तापमान में वृद्धि से प्रभावित होती है। फिल्म की उम्र बढ़ने की स्थिरता की परिवर्तन प्रक्रिया निर्दिष्ट प्रतिरोध मूल्य को प्राप्त करने के लिए फिल्म की मोटाई पर निर्भर करती है, इसलिए प्रतिरोध सीमा लगातार बदल रही है। रासायनिक/यांत्रिक उम्र बढ़ने में तापमान में वृद्धि के कारण होने वाले अवरोधक मिश्र धातु का ऑक्सीकरण भी शामिल है।
उपयुक्त मोटाई की फिल्म का तापमान बहाव भी प्रतिरोध मूल्य पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है। उच्च-प्रतिरोध पतली फिल्म प्रतिरोधों में अधिक गिरावट दर होती है। क्योंकि फिल्म जितनी पतली होती है, उतनी ही अतिसंवेदनशील होती है। क्योंकि पतली फिल्म प्रतिरोध बहुत पतले होते हैं, वे स्थिर बिजली से आसानी से प्रभावित होते हैं।
इसके अलावा, क्योंकि धातु तत्व भाग बहुत छोटा है, पतली फिल्म प्रतिरोध भी नमी के कारण जंग के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। जब जल वाष्प अवरोधक पैकेज से होकर गुजरता है, तो यह अशुद्धियों को लाता है और रासायनिक संक्षारण विकसित करता है, जिससे रोकनेवाला फिल्म डीसी कम वोल्टेज लोड को लागू करने के कुछ घंटों के भीतर विफल हो जाती है।
दीर्घकालिक बहु-परत फिल्म बयान, उच्च-परिशुद्धता प्रतिरोध समायोजन और पोस्ट-स्क्रीनिंग के माध्यम से, सबसे अच्छा सटीक पतली फिल्म प्रतिरोध भी ± 2ppm/ डिग्री के तापमान बहाव और ({5}} 01%की सटीकता प्राप्त कर सकते हैं, साथ ही साथ अच्छी दीर्घकालिक स्थिरता भी। हालांकि, शक्ति अधिक नहीं है, कम प्रतिरोध भाग में खराब प्रदर्शन होता है, यह विरोधी स्थैतिक नहीं है, बिजली गुणांक खराब है, छोटे बैच की आपूर्ति को पूरा करना मुश्किल है, और विभिन्न बैचों की स्थिरता अच्छी नहीं है।
मोटी फिल्म प्रतिरोधक
पिछली चर्चा में, हमने समझाया कि आकार, पैकेजिंग और वजन के कारण चिप अनुप्रयोगों में वायरवाउंड प्रतिरोधों का उपयोग नहीं किया जा सकता है। वायरवाउंड प्रतिरोधों की तुलना में कम सटीक अनुप्रयोगों में, मोटी फिल्म प्रतिरोधों का अधिक सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि मोटी फिल्म प्रतिरोधों में सघन प्रतिरोध मान (उच्च प्रतिरोध/छोटे आकार) होते हैं और सस्ते होते हैं।
मोटी फिल्म प्रतिरोधों में पतली फिल्म प्रतिरोधों और पन्नी प्रतिरोधों के समान तेजी से आवृत्ति प्रतिक्रिया होती है, लेकिन विभिन्न अवरोधक प्रौद्योगिकियों के बीच, मोटी फिल्म प्रतिरोध सबसे अधिक हैं। जब कम सटीक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, तो मोटी फिल्म प्रतिरोधों पर चर्चा की जाएगी और विभिन्न प्रकार के सर्किटों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा, जिसमें उच्च-सटीक सर्किट के कम सटीक भाग शामिल हैं।
मोटी फिल्म एक प्रतिरोध पथ बनाने के लिए एक ग्लास मैट्रिक्स पर कण-से-कण संपर्क पर निर्भर करती है। ये संपर्क बिंदु पूरे प्रतिरोध का निर्माण करते हैं। हालांकि, इन कणों को रोकनेवाला के उपयोग के दौरान थर्मल तनाव द्वारा अवरुद्ध किया जाता है। क्योंकि उनके पास कई समानांतर पथ हैं, प्रतिरोध पथ नहीं तोड़ा जाएगा। हालांकि, समय के साथ प्रतिरोध मूल्य बढ़ेगा और जैसे ही तापमान बढ़ेगा। इसलिए, मोटी फिल्म प्रतिरोध अन्य रोकनेवाला प्रौद्योगिकियों की तरह स्थिर नहीं हैं।
कण संरचना का अर्थ यह भी है कि मोटी फिल्म प्रतिरोधों में एक उच्च शोर गुणांक होता है, क्योंकि इस संरचना के माध्यम से रोकनेवाला इलेक्ट्रॉनों का एकत्रीकरण और रिलीज़ मूवमेंट अपेक्षाकृत बड़ा शोर उत्पन्न करता है। किसी दिए गए आकार के अवरोधक के लिए, प्रतिरोध मूल्य जितना अधिक होता है और धातु की सामग्री कम होती है, उतना ही अधिक शोर होता है और कम स्थिर होता है। मोटी फिल्म प्रतिरोधों की कांच की संरचना प्रसंस्करण के दौरान रोकनेवाला की रक्षा के लिए एक कांच की तरह सुरक्षात्मक कोट बनाती है, जो मोटी फिल्म प्रतिरोधों को पतली फिल्म प्रतिरोधों की तुलना में नमी के लिए अधिक प्रतिरोधी बनाती है।
मोटी फिल्म रोकनेवाला पेस्ट के निरंतर सुधार के माध्यम से, सबसे सटीक मोटी फिल्म रोकनेवाला तकनीक, 5ppm/ डिग्री के तापमान बहाव को प्राप्त करने में सक्षम रही है, और यहां तक ​​कि कई मोटी फिल्म अवरोधक चिप्स का उपयोग करके जो एक दूसरे के लिए क्षतिपूर्ति कर सकते हैं, यह अंततः ± 2ppm/ डिग्री के तापमान ड्रिफ्ट तक पहुंच सकता है। इसकी उच्चतम सटीकता भी {0 तक पहुंच सकती है। 01%। सटीक मोटी फिल्म प्रतिरोध उच्च-वोल्टेज, उच्च-प्रतिरोध और उच्च-सटीक अनुप्रयोगों में मुख्यधारा की तकनीक हैं। मोटी फिल्म प्रतिरोधों का नुकसान यह है कि कम प्रतिरोध भाग में उच्च परिशुद्धता और कम तापमान बहाव को प्राप्त करना मुश्किल है, शोर सूचकांक अच्छा नहीं है, और दीर्घकालिक स्थिरता आम तौर पर अन्य सटीक प्रतिरोधों की तुलना में बदतर है।