薄膜电阻与厚膜电阻有何差异？本文一次给你讲透！

来源:电子工程世界发布时间:2023-01-172449浏览

薄膜电阻与厚膜电阻的共同特征在于，通过在耐热基板的表面，涂覆一层薄膜状的电阻材料而形成的电阻元件。薄膜与厚膜最直观的差异就是这层“膜”（导电层）的厚度。厚膜电阻膜的厚度可以是薄膜电阻的上千倍。但是单单理解到 “膜”（导电层）的厚度的差异，在我们在设计电路以及选择电阻时，依旧不知道该怎么下手。今天就从三个方面：精度与功率、电流噪声、温度系数，来把薄膜电阻厚膜电阻的差异给讲透。

精度与功率上的差异

概括来说：

薄膜，主要针对精度而设计。
厚膜，主要针对功率而设计。

图1：薄膜电阻与厚膜电阻，在半透明外壳下呈现的图案

薄膜电阻是用真空法淀积导电层，称为溅镀。这在陶瓷基板上形成一个薄而均匀的层，只有几微米厚。然后，该层将经历光刻或激光蚀刻的过程。这决定了电阻值的精确度，容差极为精细，可低至0.01%。这样的精度才使薄膜电阻如此有用。

厚膜电阻的导电层以浆的形式印制在陶瓷基板上。其厚度可以是薄膜电阻导电层的上千倍。这样的厚度在处理高功率应用时具有性能优势，而且制造成本也明显低于薄膜电阻。然而，它在功率方面的优势却也使得其可预测性和精确性降低，容差可能高达 5%。

然后随着薄膜电阻的发展，现在薄膜电阻与厚膜电阻功率上的差距，越来越小，这折射出薄膜电阻的性能改进。

举个例子：TE的RN73系列的0805型电阻，根据数据手册，其额定功率为 0.1W（RN73系列数据手册）。

TE的新款RP73P系列的0805型电阻，根据数据手册，其额定功率可以达到0.25WCRP73P 系列数据手册）。

电流噪声上的差异

电流噪声是我们不希望的宽频谱信号，可以叠加在任何有用的信号上，包括DC直流信号。与其他无源元件一样，电阻也是不同程度的噪声源，具体取决于电阻值、温度、施加电压和电阻类型。

概括来说：薄膜电阻比厚膜电阻在电流噪声上更有优势。

薄膜电阻与厚膜电阻的电流噪声比较下面我们以Yageo RC电阻举例，从微观结构角度上，更好的说明了薄膜电阻与厚膜电阻，在电流噪声上的区别。

图2：薄膜电阻和厚膜电阻结构的差异（图片来源：Yageo）

对于薄膜电阻，如上图所示，从薄膜电阻的电阻层的微观结构来看，只有金属颗粒堆叠在一起形成精细的金属膜。当电子在导电金属层中移动时，它们可以从一个或多个导电晶格转移到另一个晶格，并在没有任何阻碍的情况下形成电流，这有助于防止噪声产生。

对于厚膜电阻，如上图所示，电阻层的材料由金属和玻璃材料制成。玻璃材料是不导电的，所以电子不能穿过玻璃颗粒。电流的方向因这些玻璃颗粒而改变，并成为电流噪声的来源。

薄膜电阻和厚膜电阻的噪声测量结果

下图是薄膜电阻和厚膜电阻的噪声测量结果（数据来源于Yageo）。在不同频率的噪声水平下，薄膜电阻比厚膜电阻有更低的电流噪声。

图3：薄膜电阻和厚膜电阻的噪声差异（图片来源：Yageo）

对于一些音频放大电路，薄膜电阻的低电流噪声特性是的一个比较理想的方案，因为这类电路需要较低的失真，才能达到较高的音质。

小贴士：不同电阻的成分差异

碳膜电阻的尺寸通常较大，功率较小，公差较大，温度系数也大，另外在高温下会产生噪音。从好的方面来说，它们比大多数电阻便宜，而且通常在更高的频率下表现得很好。

陶瓷电阻具有较高的温度系数，中等工作温度范围，通常比大多数电阻昂贵。

金属元素电阻常用于电流传感中。它们精度高，阻值和公差都比较低。

金属薄膜电阻具有良好的温度稳定性，低噪音，阻值范围宽、公差小。

金属氧化物薄膜电阻跟金属薄膜电阻非常相似，但它们能更有效地承受浪涌电流，并承受更高的温度等级。

厚膜电阻具有噪声、浪涌容限低、温度稳定性好、额定电压高的特点。它们具有多种阻值。

薄膜电阻具有低噪声、高寿命稳定性、低温度系数和高阻值等特点。

绕线电阻适用于大功率、大电流应用场合。另一方面，它们噪音高，电阻值低。无感选项也可用。

如果您正在寻找最广泛的阻值范围，厚膜或薄膜电阻将是您的最佳选择。如果是高功率应用场景，薄膜和厚膜电阻值得考虑。

温度系数TCR上的差异

与任何电路一样，电阻的特性也会随温度而变化，因此温度的任何变化均会影响性能。所有电阻均会将不需要的电能转化为热量；所有电阻也都具有电阻温度系数 (TCR)，用来描述电阻如何随温度的变化而变化。

什么是温度系数TCR？

电阻的温度系数，阐述了观察到的阻值如何随电阻温度的变化而变化。温度系数通常以ppm（百万分之一）每摄氏度为单位给出，与使用%/°C的单位相比，这节省了大量小数点后的零。数值可能是正的，也可能是负的，分别表示与温度的正相关或负相关。这是一个总结数字，通常以范围或限制最大值的形式给出，而实际电阻阻值不一定会线性变化。

计算公式：