关于电阻温度系数、测量和结构影响 这篇文章说透了！
本文将讨论以下主题。
1. 什么是 tcr？
2. 如何确定 tcr？
3. 结构如何影响 tcr 性能？
4. 各种应用中的 tcr
5. 如何比较规格书
因果关系
电阻是导致电子运动在金属或金属合金的晶格内偏离其理想路径的各种因素综合作用的结果。当电子遇到晶格内的缺陷或瑕疵时，会引起扩散。这增加了电子行走的路径，导致阻力增加。这些缺陷和瑕疵可能是由以下原因造成的：
由于热能在晶格中运动
晶格中存在不同的原子，如杂质
部分或完全没有晶格（无定形结构）
晶粒边界上的无序区
晶格中的结晶和填隙缺陷
电阻温度系数（tcr 或 rtc）是上述缺陷的热能因素的特征。假设晶粒结构没有因极端脉冲/过载事件导致的高温而改变，则当温度恢复到参考温度时，这种电阻变化带来的影响是可逆的。对于 powermetal strip 和 powermetal plate 产品，这将是一个导致电阻合金超过 350℃ 的温度。
这种由温度引起的电阻变化以 ppm/°c 为单位来测量，并且不同材料之间的差异很大。例如，锰铜合金的 tcr < 20 ppm/°c（在 20°c 至 60°c 之间），而端接部分使用的铜的 tcr 约为 3900 ppm/°c。ppm/°c 的另一种表示方法可能更易于考虑，即 3900 ppm/°c 与 0.39%/°c 相同。这些数字看起来虽然很小，但当你考虑到由于温度上升 100°c 而导致的电阻变化时就不容小觑了。对于铜来说，这将导致 39% 的电阻变化。
另一种 tcr 效果可视化的方法是用材料随温度变化的膨胀率来考虑（图 1）。考虑材料不同的棒 a 和棒 b，它们的长度都是 100m。棒 a 以 +500 ppm/°c 的速度改变长度，棒 b 以 +20ppm/°c 的速度改变长度。145℃ 的温度变化将导致棒 a 的长度增加 7.25 m，而棒 b的长度只增加 0.29 m。下面是比例 (1/20) 表示法，可直观地表示差异。棒 a 的长度变化非常明显，而棒 b 的长度没有明显变化。
图 1：一种 tcr效果的可视化方法是利用材料随温度升高的膨胀率来考虑 tcr。（图片来源：vishaydale）
该方法也适用于电阻，因为较低的 tcr 将导致更稳定的温度测量，这可能是由所用电源（导致电阻元件温度上升）或周围环境引起的。
如何测量 tcr
根据 mil-std-202 标准的 304 方法，tcr 性能是基于 25℃ 参考温度的电阻变化。在测量电阻值之前，改变温度并使待测设备达到平衡状态。利用差值确定 tcr。对于 power metal strip wsl 型号，tcr 是在 -65°c 低温下测得，然后在 +170°c 下再次测量。公式如下。通常情况下，电阻随温度的升高而增大时，会使 tcr 为正。另外，请注意自热会因 tcr 而导致电阻变化。
电阻 - 温度系数 (%)。
电阻 - 温度系数 (ppm)。
其中：
r1= 参考温度下的电阻
r2= 工作温度下的电阻
t1= 参考温度 (25°c)
t2= 工作温度
工作温度 (t2) 通常由具体应用决定。例如，仪器的温度范围通常为 0℃ 至 60℃，而 -55℃ 至 125℃是军事应用的典型范围。power metal strip wsl 系列器件具有 -65°c 至 +170°c 工作温度范围内的 tcr，而wslt 系列的温度范围扩展到 275°c。
下面的表 1 给出了与本文相关的一系列产品中使用的一些电阻材料的 tcr。 各种电阻元件材料的 tcr (ppm/°c)
温度范围
-55°c 至 +25°c
0°c 至 +25°c
+25°c 至 +60°c
+25°c 至 +125°c
manganin
+50
+10
-5
-80
zeranin
+20
±2.5
±5.0
+10
evanohm
+5.0
+2.5
-2.5
-5.0
箔片
-1.0
-0.3
+0.3
+1.0
薄膜
-10
-5.0
+5.0
+10
厚膜
-100
-25
+50
+100
表 1：各种电阻元件材料的 tcr (ppm/℃)。（图片来源：vishaydale）
图 2 比较了不同的 tcr 水平，即从25℃ 开始，电阻百分比变化与温升的关系。
图 2：不同 tcr 水平的比较，用电阻随温度变化的百分比表示。（图片来源：vishaydale）
用下面等计算出在给定 tcr 下的电阻值的最大变化。
其中：
r= 最终电阻
r0= 初始电阻
α = tcr
t= 最终温度
t0= 初始温度
vishay在其 https://www.vishay.com/resistors/change-resistance-due-to-rtc-calculator/ 网址上提供了在线 tcr 计算器。 结构如何影响 tcr
与传统全金属厚膜电流检测电阻器相比，power metal strip 和 power metal plate 系列具有卓越的 tcr 性能。厚膜电流检测电阻使用的材料主要是银，端接部分是银和铜。银和铜具有类似的大tcr 值。
图 3：vishay power metal strip 电阻与典型金属条和厚膜电阻器的比较。（图片来源：vishaydale）
powermetal strip 电阻器系列采用实心铜端子（图 4 中第2 项），通过电子束焊接到低 tcr 电阻合金（第 1 项），实现了低至 0.1 mω 的阻值以及低 tcr。然而，与电阻合金 (< 20 ppm/°c) 相比，铜端子的 tcr 很高 (3900 ppm/°c)；由于需要较低的电阻值，因此这对整个 tcr 性能有一定的作用。 图 4：vishay power metal strip 电阻的典型结构。（图片来源：vishaydale）铜端子为电阻合金提供了低电阻连接，使得电流在电阻元件上均匀分布，从而能为大电流应用提供更精确的电流测量。然而，与电阻合金 ( 联系客服 > 微信客服service.sh@digikey.com qq在线实时咨询：4009201199
中国（美金）/ 香港客服
400-882-4440
852-3104-0500 china.support@digikey.com
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原文标题：关于电阻温度系数、测量和结构影响 这篇文章说透了！
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2. 如何确定 tcr？
3. 结构如何影响 tcr 性能？
4. 各种应用中的 tcr
5. 如何比较规格书
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电阻是导致电子运动在金属或金属合金的晶格内偏离其理想路径的各种因素综合作用的结果。当电子遇到晶格内的缺陷或瑕疵时，会引起扩散。这增加了电子行走的路径，导致阻力增加。这些缺陷和瑕疵可能是由以下原因造成的：
由于热能在晶格中运动
晶格中存在不同的原子，如杂质
部分或完全没有晶格（无定形结构）
晶粒边界上的无序区
晶格中的结晶和填隙缺陷
电阻温度系数（tcr 或 rtc）是上述缺陷的热能因素的特征。假设晶粒结构没有因极端脉冲/过载事件导致的高温而改变，则当温度恢复到参考温度时，这种电阻变化带来的影响是可逆的。对于 powermetal strip 和 powermetal plate 产品，这将是一个导致电阻合金超过 350℃ 的温度。
这种由温度引起的电阻变化以 ppm/°c 为单位来测量，并且不同材料之间的差异很大。例如，锰铜合金的 tcr < 20 ppm/°c（在 20°c 至 60°c 之间），而端接部分使用的铜的 tcr 约为 3900 ppm/°c。ppm/°c 的另一种表示方法可能更易于考虑，即 3900 ppm/°c 与 0.39%/°c 相同。这些数字看起来虽然很小，但当你考虑到由于温度上升 100°c 而导致的电阻变化时就不容小觑了。对于铜来说，这将导致 39% 的电阻变化。
另一种 tcr 效果可视化的方法是用材料随温度变化的膨胀率来考虑（图 1）。考虑材料不同的棒 a 和棒 b，它们的长度都是 100m。棒 a 以 +500 ppm/°c 的速度改变长度，棒 b 以 +20ppm/°c 的速度改变长度。145℃ 的温度变化将导致棒 a 的长度增加 7.25 m，而棒 b的长度只增加 0.29 m。下面是比例 (1/20) 表示法，可直观地表示差异。棒 a 的长度变化非常明显，而棒 b 的长度没有明显变化。
图 1：一种 tcr效果的可视化方法是利用材料随温度升高的膨胀率来考虑 tcr。（图片来源：vishaydale）
该方法也适用于电阻，因为较低的 tcr 将导致更稳定的温度测量，这可能是由所用电源（导致电阻元件温度上升）或周围环境引起的。
如何测量 tcr
根据 mil-std-202 标准的 304 方法，tcr 性能是基于 25℃ 参考温度的电阻变化。在测量电阻值之前，改变温度并使待测设备达到平衡状态。利用差值确定 tcr。对于 power metal strip wsl 型号，tcr 是在 -65°c 低温下测得，然后在 +170°c 下再次测量。公式如下。通常情况下，电阻随温度的升高而增大时，会使 tcr 为正。另外，请注意自热会因 tcr 而导致电阻变化。
电阻 - 温度系数 (%)。
电阻 - 温度系数 (ppm)。
其中：
r1= 参考温度下的电阻
r2= 工作温度下的电阻
t1= 参考温度 (25°c)
t2= 工作温度
工作温度 (t2) 通常由具体应用决定。例如，仪器的温度范围通常为 0℃ 至 60℃，而 -55℃ 至 125℃是军事应用的典型范围。power metal strip wsl 系列器件具有 -65°c 至 +170°c 工作温度范围内的 tcr，而wslt 系列的温度范围扩展到 275°c。
下面的表 1 给出了与本文相关的一系列产品中使用的一些电阻材料的 tcr。 各种电阻元件材料的 tcr (ppm/°c)
温度范围
-55°c 至 +25°c
0°c 至 +25°c
+25°c 至 +60°c
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manganin
+50
+10
-5
-80
zeranin
+20
±2.5
±5.0
+10
evanohm
+5.0
+2.5
-2.5
-5.0
箔片
-1.0
-0.3
+0.3
+1.0
薄膜
-10
-5.0
+5.0
+10
厚膜
-100
-25
+50
+100
表 1：各种电阻元件材料的 tcr (ppm/℃)。（图片来源：vishaydale）
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用下面等计算出在给定 tcr 下的电阻值的最大变化。
其中：
r= 最终电阻
r0= 初始电阻
α = tcr
t= 最终温度
t0= 初始温度
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与传统全金属厚膜电流检测电阻器相比，power metal strip 和 power metal plate 系列具有卓越的 tcr 性能。厚膜电流检测电阻使用的材料主要是银，端接部分是银和铜。银和铜具有类似的大tcr 值。
图 3：vishay power metal strip 电阻与典型金属条和厚膜电阻器的比较。（图片来源：vishaydale）
powermetal strip 电阻器系列采用实心铜端子（图 4 中第2 项），通过电子束焊接到低 tcr 电阻合金（第 1 项），实现了低至 0.1 mω 的阻值以及低 tcr。然而，与电阻合金 (< 20 ppm/°c) 相比，铜端子的 tcr 很高 (3900 ppm/°c)；由于需要较低的电阻值，因此这对整个 tcr 性能有一定的作用。 图 4：vishay power metal strip 电阻的典型结构。（图片来源：vishaydale）铜端子为电阻合金提供了低电阻连接，使得电流在电阻元件上均匀分布，从而能为大电流应用提供更精确的电流测量。然而，与电阻合金 ( 联系客服 > 微信客服service.sh@digikey.com qq在线实时咨询：4009201199
中国（美金）/ 香港客服
400-882-4440
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