低 TCR 在高精度电阻器应用中的优势

在数以千计的成功应用中可以找到低 TCR 好处的说明。出于本文的目的，我们将回顾三个应用示例，其中低 TCR 可提供某些性能优势。

精密仪器

Transmille 是英国领先的高精度数字万用表 (DMM) 制造商，正在为新的 8.5 位和 7.5 位单元系列寻找电阻元件。为实现必要的 8.5 位精度，指定电阻器需要提供极低的 TCR、高精度、可重复性、低热电动势、低噪声、长期稳定性和最小谐波失真。由于万用表基于模拟电路设计，因此在室温以上工作时，电阻器需要与初始值的漂移最小。客户选择了 VPG 块状金属箔电阻器，因为其 TCR 规格较低，在 +20°C 时 <1 ppm/°C 最大值。除了极低的 TCR 外，该电阻器在额定功率下还提供 5 ppm 的低 PCR；负载寿命稳定性在 +70 °C 时为 ±0.005% 2000 小时，或 ±0.015% 为 10,000 小时；<0.05 μV/°C 的热电动势；

Transmille 数字万用表

大块金属箔电阻器的极低 TCR 使 Transmille 能够向市场推出一种新的数字万用表，它可以提供行业一流的性能和必要的 8.5 位精度。该电阻器在最大允许漂移、数千小时的现场服务、甚至在恶劣条件下提供卓越的稳定性。用户还能够以相当经济的方式实现这种级别的电阻器性能。这使得 Transmille 能够以极具竞争力的价格向市场推出一款新型高性能数字万用表。

计量辅助参考

在另一个例子中，荷兰国家计量研究院 (NMI) 的 VSL 向 VPG 寻求高精度电阻解决方案，作为其量子霍尔电阻 (QHR) 实验的二级参考标准。QHR 是全球公认的主要量子电阻标准，其值约为 12.9 kΩ 和 6.45 kΩ。为了作为合适的二级参考标准，VSL 需要一个具有成本效益的高精度电阻器，其值需要与主要 QHR 标准的值紧密匹配，同时提供明确定义的四端配置、低噪声、低 TCR 和无 RH 效应，以及出色的长期稳定性。

基于 VPG 提供的低 TCR，VSL 选择了该公司的超高精度电阻器之一。所选电阻器将 11 个元件集成到单个外壳中，与通过单个电阻元件实现的相比，可实现更低的 TCR 和更长时间的漂移。该设备提供必要的端子连接、防潮密封和充油，进一步确保电阻值在很大程度上不受温度突然变化的影响。然后针对已发布的 VPG 规范对这些单元进行 TCR 值确认测试。为此，电阻器随后被安装在恒温在 29.00 ± 0.02°C 的外壳内，以进一步降低 TCR 效应，然后在超过五年的时间内根据主要 QHR 进行测量。

精密电阻

五年研究的结果表明，在 +18°C 至 +28°C 的温度范围内，两个块状金属箔电阻元件的实际长期 TCR 小于 0.5 ppm/°C，具有（非常) 小的二阶温度系数 Beta。这远低于最初发布的 2 ppm/°C 规格（超过 -55°C 至 +125°C），并证明 VPG 电阻器是可靠的二级 QHR 参考标准。在这里，公布的 TCR 是一个额外的好处，就其在长期使用下的经验证明超过公布的规格的能力而言。

二极管激光器电流驱动器

在另一个例子中，低成本且易于使用的二极管激光器是实验原子物理学中的虚拟测量主食。为了使二极管激光器保持其频率、输出功率、电流和温度，需要仔细调节参数。为了最好地管理成本，加利福尼亚州立大学物理系希望构建自己的低成本、低噪声电流源，以与实验室内的二极管激光器一起使用。为了产生适当稳定的激光流，电流检测电阻器需要能够抵抗内部和外部温度漂移，具有高额定功率和低热电动势。电流驱动器最关键的元件是子电路，负责电流调节，因为激光稳定性不得超过整体检测电阻器的稳定性。在这个应用程序中，使用传统的商用电流控制器成本过高。因此，可行的电阻器解决方案需要低成本和高精度。

通过使用具有 2 ppm/°C 典型值（–55°C 至 +125°C，+25°C 参考值）低 TCR、0.01% 容差和 10 W 额定功率的高精度块状金属箔电阻器，最终用户可以在其子电路中集成一个稳压电压，同时仍然控制激光电流驱动器发出的电流量。后者是通过将驱动器调整到可调电压调节器上的设定电压来实现的。这个预设的总电阻值确保电压降足够大以进行精确的电流调节，尽管小到不会影响调节后的电源电压。在这里，长期稳定性和低 TCR 的特定组合使块状金属箔电阻器成为低成本、高精度应用中的最佳解决方案。该解决方案被证明是可行的，因为用户可以确保 TCR 规范的准确性。