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第三章 电阻材料
电阻材料是指常用的电阻器、片式电阻器、混合 集成电路中的薄膜和厚膜电阻器、可变电阻器和 电位器等所用的电阻体材料。
主要包括线绕电阻材料、薄膜电阻材料和厚膜电 阻材料。
3.1 电阻材料概述
3.1.1 电阻、电阻器和电阻单位
电阻是指材料在一定程度上阻碍电流通过，并将电能 转变为热能的一种物理性质。
射几率，从而使得合金电阻率高于纯金属电
阻率：
0 i
ρ为合金的电阻率，ρ0为纯金属的电阻率，
ρi为杂质散射增加的电阻率，与温度无关。
合金材料的电阻温度系数为：
R
B
1 T
B是与杂质有关的常数。
3.金属和合金薄膜电阻材料
金属和合金薄膜电阻材料简称金属膜，一般用真空蒸发、 溅射、化学沉积等方法制备。结构包括：无定形结构；没 有择优取向的多晶结构；择优取向的多晶结构。
半导体中载流子浓度与温度有关，温度升高载流 子浓度增加，电阻率降低，故半导体电阻材料的 电阻率温度系数为负值。
3.1.4 电阻材料的电压特性
在外加电压下，电阻材料的电阻值一般是线性的。若电 阻材料内部结构不均匀、不致密、不连续、接触不良、 存在缺陷、颗粒分散不均，就会出现非线性。通常电阻 的非线性表现为电压升高电阻下降。评定电阻材料的非 线性，常用电压系数和测量电阻的三次谐波来衡量。
R
dR RdT不同电阻材料来自于导电机理不同，电阻与温度的 关系也不同。
1.纯金属
金属的电阻是自由电子与晶格的振动相互碰 撞引起散射产生的，其电阻率与温度成正比：
M AT
电阻温度系数为：
R
1 T
2.合金材料
在金属中加入其它金属杂质原子以后，破坏
原有晶格的周期性排列，增加自由电子的散
3.1.2 电阻率和膜电阻
导体的电阻值取决于导电材料的性质和几何尺
寸：
R L
S
L为导体的长度，S为导体的横截面积，ρ为与 材料有关的常数，称为电阻率。
材料的电阻率决定该材料是导体、半导体还是 绝缘体，电阻率的大小取决于材料的种类、结 构以及环境条件。
3.1.3 电阻与温度的关系
材料的电阻率是温度的函数，除了热敏电阻等 特殊器件外，一般要求电阻材料阻值随温度变 化越小越好，常用电阻温度系数表示电阻器对 温度的稳定性。
电阻的电压系数（VCR）指在规定的电压范围内，电 压每改变1V，电阻值的平均相对变化，电压系数总是 负值。
K R2 R1 R1(V2 V1)
3.1.5 电阻材料噪声
电阻材料的噪声是电阻材料中一种不规则的电压 起伏，包括热噪声和电流噪声。
热噪声是自由电子不规则的热运动，使电阻体的 任意两点间发生电压的不规则起伏，与电阻值和 温度有关。
3.2.2 贱金属电阻合金线
常用的有锰铜线、康铜线、镍铬线、镍铬基多元合 金线等。
种类
特点
适用范围
锰铜线
电阻稳定性好；电阻温度 使用温度范围窄，适用于
系数小；具有中等的电阻 室温范围内中、低阻值的
率和良好的电器性能
精密线绕电阻器
康铜线
耐热性好，使用温度范围 适用于大功率中、低阻值
大；电阻温度系数大
4.合成型电阻材料
用颗粒形的导电材料加上绝缘的填充料和粘结剂 组成的电阻材料称为合成型电阻材料。通过改变 导电颗粒种类、多少、颗粒的粗细、分散性可以 改善合成物性能。
5.半导体电阻材料
一些金属氧化物、化合物和盐，在配料、成型、 烧结时加入杂质，或让它们的化学比失配，或出 现缺氧和剩氧，或出现空格点，用这种方法制得 的电阻材料显示半导体特性。
主要有铂基合金、钯基合金、金基合金和银基合金 等，贵金属电阻合金线具有良好的化学稳定性、热 稳定性和电性能，用于精密线绕电阻器和电位器。
3.3 薄膜电阻材料
在绝缘基体上（或基片上）用真空蒸发、溅射、化学沉积、 热分解等方法制得的膜状电阻材料，厚度在1μm以下， 称为薄膜电阻材料。
特点是：体积小、阻值范围宽、电阻温度系数小、性能稳 定、容易调阻、易于散热、用料少、适合大量生产、应用 广。适用于制造高频、高阻、大功率、小尺寸、片式和薄 膜集成式电阻器。
线绕电阻器 线绕电位器
电阻率适当（满足阻值要求）；电阻温度系数小；可 使用温度范围高；电阻值长期稳定，年变化率小；对 铜的热电势小；机械性能好（具有一定的抗拉强度和 延伸率）；耐腐蚀、抗氧化、焊接性能好；漆包线的 漆膜性能好；长期存贮不断线
除具有固定电阻器的要求外，还要具有良好的耐磨性 能、摩擦系数小、阻值均匀、米阻差值小、表面光洁、 线径均匀、椭圆度小、接触电阻小而稳定、保持最低 的噪声电平、化学稳定性好、不受氧化、硫化、盐气 等气氛的腐蚀
金属膜的结构和性能与膜厚有关： ①厚度大于100 nm，电性能与块状金属类似，有较小
的电阻率和正的电阻温度系数； ②厚度在几十到100 nm，电阻率随厚度减小逐渐增大，
电阻温度系数逐渐减小接近于零； ③厚度在几纳米到几十纳米，电阻率随厚度减小急剧增大，
电阻温度系数变成负值，电阻率与温度关系类似与半导体 材料。
的线绕电阻器和电位器
镍铬合金线
电阻率高；电性能好；使 用于制造中、高阻值的普 用温度范围大；电阻温度 通线绕电阻器和电位器 系数大
镍铬系多元合金 线（镍铬铝铁、 镍铬铝铜、镍铬 铝锰硅……）
电阻率高；电阻温度系数 小；耐磨性好；对铜的热 电势小
高阻值的精密线绕电阻和 电位器
3.2.3 贵金属电阻合金线
RV I
将电阻材料做成具有一定形状、结构的实体元件，称为电 阻器或电阻元件，在电子设备中起调节和分配电能的作用。 在电路中常用作分压、调压、分流、消耗电能的负载及滤 波元件等。 电阻器可根据形状分为线绕电阻器、合金箔电阻器、薄膜 电阻器、厚膜电阻器、实心电阻器、片式电阻器；或根据 阻值变化分为固定电阻器、可变电阻器、电位器。
电流噪声是由于电阻材料内部结构不均匀引起的， 当电阻材料通过电流时，由于接触电阻的起伏， 或载流子浓度的起伏而引起电压的起伏。
3.2 线绕电阻材料
3.2.1 线绕电阻材料的特点和要求
线绕电阻材料主要指电阻合金线，用不同规格的电阻合 金线绕在绝缘的骨架上可以制成线绕电阻器和电位器。
元件种类
对电阻合金线的要求
电阻材料是指常用的电阻器、片式电阻器、混合 集成电路中的薄膜和厚膜电阻器、可变电阻器和 电位器等所用的电阻体材料。
主要包括线绕电阻材料、薄膜电阻材料和厚膜电 阻材料。
3.1 电阻材料概述
3.1.1 电阻、电阻器和电阻单位
电阻是指材料在一定程度上阻碍电流通过，并将电能 转变为热能的一种物理性质。
射几率，从而使得合金电阻率高于纯金属电
阻率：
0 i
ρ为合金的电阻率，ρ0为纯金属的电阻率，
ρi为杂质散射增加的电阻率，与温度无关。
合金材料的电阻温度系数为：
R
B
1 T
B是与杂质有关的常数。
3.金属和合金薄膜电阻材料
金属和合金薄膜电阻材料简称金属膜，一般用真空蒸发、 溅射、化学沉积等方法制备。结构包括：无定形结构；没 有择优取向的多晶结构；择优取向的多晶结构。
半导体中载流子浓度与温度有关，温度升高载流 子浓度增加，电阻率降低，故半导体电阻材料的 电阻率温度系数为负值。
3.1.4 电阻材料的电压特性
在外加电压下，电阻材料的电阻值一般是线性的。若电 阻材料内部结构不均匀、不致密、不连续、接触不良、 存在缺陷、颗粒分散不均，就会出现非线性。通常电阻 的非线性表现为电压升高电阻下降。评定电阻材料的非 线性，常用电压系数和测量电阻的三次谐波来衡量。
R
dR RdT不同电阻材料来自于导电机理不同，电阻与温度的 关系也不同。
1.纯金属
金属的电阻是自由电子与晶格的振动相互碰 撞引起散射产生的，其电阻率与温度成正比：
M AT
电阻温度系数为：
R
1 T
2.合金材料
在金属中加入其它金属杂质原子以后，破坏
原有晶格的周期性排列，增加自由电子的散
3.1.2 电阻率和膜电阻
导体的电阻值取决于导电材料的性质和几何尺
寸：
R L
S
L为导体的长度，S为导体的横截面积，ρ为与 材料有关的常数，称为电阻率。
材料的电阻率决定该材料是导体、半导体还是 绝缘体，电阻率的大小取决于材料的种类、结 构以及环境条件。
3.1.3 电阻与温度的关系
材料的电阻率是温度的函数，除了热敏电阻等 特殊器件外，一般要求电阻材料阻值随温度变 化越小越好，常用电阻温度系数表示电阻器对 温度的稳定性。
电阻的电压系数（VCR）指在规定的电压范围内，电 压每改变1V，电阻值的平均相对变化，电压系数总是 负值。
K R2 R1 R1(V2 V1)
3.1.5 电阻材料噪声
电阻材料的噪声是电阻材料中一种不规则的电压 起伏，包括热噪声和电流噪声。
热噪声是自由电子不规则的热运动，使电阻体的 任意两点间发生电压的不规则起伏，与电阻值和 温度有关。
3.2.2 贱金属电阻合金线
常用的有锰铜线、康铜线、镍铬线、镍铬基多元合 金线等。
种类
特点
适用范围
锰铜线
电阻稳定性好；电阻温度 使用温度范围窄，适用于
系数小；具有中等的电阻 室温范围内中、低阻值的
率和良好的电器性能
精密线绕电阻器
康铜线
耐热性好，使用温度范围 适用于大功率中、低阻值
大；电阻温度系数大
4.合成型电阻材料
用颗粒形的导电材料加上绝缘的填充料和粘结剂 组成的电阻材料称为合成型电阻材料。通过改变 导电颗粒种类、多少、颗粒的粗细、分散性可以 改善合成物性能。
5.半导体电阻材料
一些金属氧化物、化合物和盐，在配料、成型、 烧结时加入杂质，或让它们的化学比失配，或出 现缺氧和剩氧，或出现空格点，用这种方法制得 的电阻材料显示半导体特性。
主要有铂基合金、钯基合金、金基合金和银基合金 等，贵金属电阻合金线具有良好的化学稳定性、热 稳定性和电性能，用于精密线绕电阻器和电位器。
3.3 薄膜电阻材料
在绝缘基体上（或基片上）用真空蒸发、溅射、化学沉积、 热分解等方法制得的膜状电阻材料，厚度在1μm以下， 称为薄膜电阻材料。
特点是：体积小、阻值范围宽、电阻温度系数小、性能稳 定、容易调阻、易于散热、用料少、适合大量生产、应用 广。适用于制造高频、高阻、大功率、小尺寸、片式和薄 膜集成式电阻器。
线绕电阻器 线绕电位器
电阻率适当（满足阻值要求）；电阻温度系数小；可 使用温度范围高；电阻值长期稳定，年变化率小；对 铜的热电势小；机械性能好（具有一定的抗拉强度和 延伸率）；耐腐蚀、抗氧化、焊接性能好；漆包线的 漆膜性能好；长期存贮不断线
除具有固定电阻器的要求外，还要具有良好的耐磨性 能、摩擦系数小、阻值均匀、米阻差值小、表面光洁、 线径均匀、椭圆度小、接触电阻小而稳定、保持最低 的噪声电平、化学稳定性好、不受氧化、硫化、盐气 等气氛的腐蚀
金属膜的结构和性能与膜厚有关： ①厚度大于100 nm，电性能与块状金属类似，有较小
的电阻率和正的电阻温度系数； ②厚度在几十到100 nm，电阻率随厚度减小逐渐增大，
电阻温度系数逐渐减小接近于零； ③厚度在几纳米到几十纳米，电阻率随厚度减小急剧增大，
电阻温度系数变成负值，电阻率与温度关系类似与半导体 材料。
的线绕电阻器和电位器
镍铬合金线
电阻率高；电性能好；使 用于制造中、高阻值的普 用温度范围大；电阻温度 通线绕电阻器和电位器 系数大
镍铬系多元合金 线（镍铬铝铁、 镍铬铝铜、镍铬 铝锰硅……）
电阻率高；电阻温度系数 小；耐磨性好；对铜的热 电势小
高阻值的精密线绕电阻和 电位器
3.2.3 贵金属电阻合金线
RV I
将电阻材料做成具有一定形状、结构的实体元件，称为电 阻器或电阻元件，在电子设备中起调节和分配电能的作用。 在电路中常用作分压、调压、分流、消耗电能的负载及滤 波元件等。 电阻器可根据形状分为线绕电阻器、合金箔电阻器、薄膜 电阻器、厚膜电阻器、实心电阻器、片式电阻器；或根据 阻值变化分为固定电阻器、可变电阻器、电位器。
电流噪声是由于电阻材料内部结构不均匀引起的， 当电阻材料通过电流时，由于接触电阻的起伏， 或载流子浓度的起伏而引起电压的起伏。
3.2 线绕电阻材料
3.2.1 线绕电阻材料的特点和要求
线绕电阻材料主要指电阻合金线，用不同规格的电阻合 金线绕在绝缘的骨架上可以制成线绕电阻器和电位器。
元件种类
对电阻合金线的要求