Temperaturkoeffizient des Widerstands ②
Warum ist der Temperaturkoeffizient des Widerstands in positiven und negativen Werten angegeben?
Viele Chipwiderstände geben den TCR sowohl in positiven als auch in negativen Werten an, z. B. ±100ppm/℃ oder ±200ppm/℃.
Dies bedeutet, dass sich der Widerstandswert aufgrund von Temperaturschwankungen in beide Richtungen ändern kann.
Der Grund dafür wird im Folgenden am Beispiel von Dickschichtwiderständen erläutert.
Die Temperatur-Eigenschaften von Dickschicht-Chipwiderständen ändern sich nicht linear, sondern in einer konvexen Kurve, wie in der folgenden Abbildung dargestellt, wobei die horizontale und die vertikale Achse die Änderung der Temperatur bzw des Widerstandswerts darstellen.
Dieses Verhalten ist auf die Temperatureigenschaften der in Dickschicht-Chipwiderständen verwendeten Materialien zurückzuführen.
Widerstandsänderungsmerkmale eines typischen Dickschicht-Chipwiderstands
Der Schnittpunkt der horizontalen und der vertikalen Achse im obigen Diagramm ist die Referenztemperatur, die in der Regel der Umgebungstemperatur entspricht (25°C oder 20°C).
Im Fall der blauen Kurve ändert sich die Steigung zwischen der positiven und der negativen Steigung bei der Referenztemperatur in der Mitte, mit einer negativen Steigung im Bereich unterhalb dieser Referenztemperatur, da der Widerstand mit steigender Temperatur abnimmt, und einer positiven Steigung im Bereich oberhalb der Referenztemperatur, da der Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt.
Bitte beachten Sie jedoch, dass es an den Scheitelpunkten des Diagramms Abweichungen gibt, die von der Beziehung zwischen Temperatur und Widerstand des tatsächlichen Widerstandsmaterials abhängen.
Nehmen wir die folgenden Kurven als Beispiel.
Die nachstehenden Diagramme von ① bis ③ zeigen die Beziehung zwischen Temperatur und Widerstand bei demselben Material. Die Positionen der Scheitelpunkte unterscheiden sich jedoch, da sich der Temperaturkoeffizient des Widerstands je nach Produktionslos der Materialien ändert.
Selbst wenn der gleiche Widerstandstyp im gleichen Temperaturbereich verwendet wird, wirken sich die Unterschiede im Temperaturkoeffizienten des Widerstands zwischen den einzelnen Produktionschargen auf die positiven und negativen Eigenschaften der Widerstandsänderungsrate aus.
[Beispiel]
・ Vergleichen Sie, wenn die Eckpunkte des Graphen ① -80℃, ② ±0℃ bzw. ③ +100℃ sind
→ Welche Art von Widerstandsänderung zeigt sich bei -80℃ bis ±0℃ und ±0℃ bis +100℃ für ① ~ ③?
Veränderung des Widerstandswerts zwischen Produktionslosgrößen
| -80℃ to ±0℃ (kalt) | ±0℃ to +100℃ (heiß) | |
|---|---|---|
| Produktionslos ① | Positive Steigung, da der Widerstand mit der Temperatur zunimmt | Positive Steigung, da der Widerstand mit der Temperatur zunimmt |
| Produktionslos ② | Negative Steigung mit abnehmendem Widerstand bei steigender Temperatur | Positive Steigung, da der Widerstand mit der Temperatur zunimmt |
| Produktionslos ③ | Negative Steigung mit abnehmendem Widerstand bei steigender Temperatur | Negative Steigung mit abnehmendem Widerstand bei steigender Temperatur |
Wie die obige Darstellung zeigt, kann sich der Temperaturkoeffizient des Widerstands je nach Verhalten des einzelnen Produkts auch im gleichen Temperaturbereich sowohl positiv als auch negativ verändern.
Unterschiede im Temperaturkoeffizienten des Widerstands zwischen Dickschicht- und Metallschicht-Widerständen
Bisher haben wir den Temperaturkoeffizienten des Widerstands von Dickschicht-Chipwiderständen beschrieben, aber auch Metallschicht-Widerstände sind eine beliebte Option.
Grundsätzlich haben Metallschicht-Chipwiderstände einen kleineren Temperaturkoeffizienten als Dickschichtwiderstände.
Bei Dickschicht-Chipwiderständen wird in erster Linie Silber als Elektrodenmaterial verwendet, das einen extrem hohen Temperaturkoeffizienten des Widerstands aufweist.
Je niedriger der Widerstand ist, desto mehr Silber wird in dem Widerstandselement verwendet.
Folglich ist der Temperaturkoeffizient des Widerstands bei niedrigeren Widerständen höher.
Metallschicht-Chipwiderstände verwenden jedoch hauptsächlich Kupfer oder Kupferbeschichtungen als Elektrodenmaterial.
Obwohl Kupfer ebenfalls einen hohen Temperaturkoeffizienten hat, unterscheidet sich das Widerstandselement erheblich.
Das Material für das Widerstandselement von Metallschicht-Widerständen ist eine spezielle Legierung, die aus mehreren verschiedenen Metallen besteht.
Diese Legierung hat einen niedrigen Widerstands-Temperaturkoeffizienten, was der Hauptgrund für den Unterschied zwischen Dickschicht- und Metallschicht-Widerständen ist.
Querschnittsdiagramm eines Dickschicht-Chipwiderstands (MCR-Serie)
Querschnittsdiagramme von Metallschicht-Widerständen : PMR-Serie (links), PSR-Serie (rechts)
Tool zur Berechnung des Widerstands-Temperaturkoeffizienten (TCR)
Auf der nächsten Seite finden Sie eine kurze Erläuterung zur Verwendung des Tools zur Berechnung des Widerstands-Temperaturkoeffizienten (TCR).
