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贴片电阻温度系数(TCR)与电压系数(VCR)的意义及选型影响

 

更新时间:2025-12-04 09:52:01

晨欣小编

1. 什么是 TCR(温度系数)?

TCR (Temperature Coefficient of Resistance) 表示电阻值随温度变化的程度,单位为 ppm/°C(百万分之一每摄氏度)。

TCR 的意义

TCR 反映:

温度每变化 1°C,电阻值变化的相对比例。

例如:
TCR = ±50 ppm/°C
表示温度变化 1°C,电阻相对变化:
50 × 10⁻⁶ = 0.005%

若温度变化 50°C,则最大阻值变化:
50 ppm × 50°C = 2500 ppm = 0.25%



常见 TCR 等级(按电阻工艺)

工艺常见 TCR 值特点
薄膜电阻±1~50 ppm/°C高频好、精度高、适用于精密电路
厚膜电阻±100~±1000 ppm/°C成本低、TCR 较差、适用于一般电路

TCR 的影响因素

  • 电阻膜材料(NiCr、TaN、RuO₂ 等)

  • 制程应力

  • 阻值(大值和小值的温度特性更不稳定)

  • 基板材料(Al₂O₃、玻璃基底)

  • 环境温度范围(工业级、车规级差异)


2. 什么是 VCR(电压系数)?

VCR (Voltage Coefficient of Resistance) 表示电阻值随加在两端的电压变化而变化的程度,单位为 ppm/V

VCR 的意义

用于衡量电阻在高压下的非线性表现。

当电阻承受更高电压时,电阻膜会产生电场效应,导致电阻值偏移。

例如:
VCR = 5 ppm/V
加 100V → 电阻变化:
5 ppm × 100 V = 500 ppm = 0.05%


常见 VCR 范围

工艺常见 VCR特点
薄膜电阻0.1~5 ppm/V线性度高,适用于精密模拟信号
厚膜电阻50~300 ppm/V不适用于高压精密场景

高频、精密测量、放大器、ADC 前端等地方,VCR 极其重要。


3. TCR 与 VCR 对电路的影响

3.1 TCR 的影响

✦ 直接导致电路 温度漂移
✦ 精密分压、偏置网络受影响
✦ 运放增益、电桥电路误差增大

在以下电路中,TCR 必须重点考虑:

  • 精密仪表放大器

  • ADC 采样桥路

  • 高稳定度电流源

  • 温度补偿网络

  • 电阻阵列、反馈网络


3.2 VCR 的影响

✦ 导致电路 电压非线性
✦ 放大器增益随电压摆幅变化
✦ 高压电路出现误差
✦ 高频通信中会导致失真

在以下应用必须关注 VCR:

  • 高压分压器

  • LED 驱动、电源检测电路

  • 电源反馈、采样电阻

  • 高频射频链路

  • 精密模拟前端(AFE)


4. TCR 与 VCR 常见误区

❌ 误区 1:只有高精度电阻才需要关注 TCR

真相:只要温度变化大,例如户外设备、车载设备,都必须关注 TCR。

❌ 误区 2:阻值越大 TCR 越稳定

真相:高阻值 (>1MΩ) 的 VCR 和 TCR 常变差。

❌ 误区 3:TCR 和精度等级无关

真相:很多 ±1% 的厚膜电阻 TCR 可达 ±200 ppm/°C,精度并不代表温漂小。


5. 不同场景如何选择 TCR 与 VCR?

以下从工程师视角给出实用建议:


场景 1:精密模拟电路(ADC、DAC、仪表放大器)

  • TCR: ≤ ±25 ppm/°C

  • VCR: ≤ 1 ppm/V

  • 工艺:薄膜

  • 推荐封装:0603、0805,温漂更易控制


场景 2:电源反馈与高压分压

  • TCR:≤ ±50 ppm/°C

  • VCR:≤ 3 ppm/V

  • 若高压>200V,优选耐高压薄膜电阻


场景 3:汽车电子(工作温度高、波动大)

  • 车规 AEC-Q200

  • TCR:≤ ±100 ppm/°C(反馈/采样)

  • TCR:≤ ±200 ppm/°C(普通信号)


场景 4:一般设备信号电路

  • 厚膜电阻即可

  • TCR:±200~500 ppm/°C

  • VCR 不敏感


场景 5:高频电路(射频前端、滤波网络)

  • 薄膜或特制高频电阻

  • 关注:

    • TCR

    • VCR

    • 寄生参数(ESL/ESR)


6. 厚膜 vs 薄膜电阻:TCR & VCR 对比

参数厚膜电阻(Thick Film)薄膜电阻(Thin Film)
TCR±100~1000 ppm/°C±1~50 ppm/°C
VCR50~300 ppm/V0.1~5 ppm/V
精度±1%~±5%±0.01%~±1%
噪声较大较小
价格略高
适用一般电路精密与高频电路

7. 工程师选型结论(关键要点)

✔ 要求高精度 → 薄膜电阻优先
✔ ADC/仪表放大器 → 低 TCR(25ppm 以下)
✔ 高压检测 → 低 VCR(3ppm 以下)
✔ 高频电路 → 薄膜 + 低寄生电感设计
✔ 车规级 → 看温度范围与 AEC-Q200


 

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