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Widerstandstemperaturkoeffizient

Temperatur und Konstruktion beeinflussen Widerstandsstabilität

24. Januar 2022, 11:39 Uhr | Von Rolf Horn, Applications Engineer bei Digi-Key Electronics

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Wie die Konstruktion den TCR beeinflusst

Im Vergleich zu herkömmlichen Ganzmetall-Dickschicht-Strommesswiderständen bieten die Serien »Power Metal Strip« und »Power Metal Plate« von Vishay Dale eine sehr gute TCR-Performance. Ein Dickschicht-Strommesswiderstand besteht aus einem Material, das hauptsächlich aus Silber besteht, mit Anschlüssen aus Silber und Kupfer. Silber und Kupfer haben ähnlich hohe TCR-Werte.

Die »Power Metal Strip«-Widerstandsserie verwendet einen massiven Kupferanschluss (Element 2 in Bild 4), der mit einer Legierung mit niedrigem TCR-Widerstand (Element 1) elektronenstrahlgeschweißt wird, wodurch niedrige Werte bis zu 0,1 mΩ mit niedrigem TCR erreicht werden. Die Kupferklemme hat jedoch einen hohen TCR-Wert (3900 ppm/°C) im Vergleich zur Widerstandslegierung (<20 ppm/°C), was bei der Gesamt-TCR-Performance immer noch eine Rolle spielt, da niedrigere Widerstandswerte erforderlich sind.

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Die Kupferklemme stellt eine niederohmige Verbindung zur Widerstandslegierung her, die eine gleichmäßige Verteilung des Stromflusses zum Widerstandselement ermöglicht und so eine genauere Strommessung bei Hochstromanwendungen ermöglicht. Sie hat jedoch einen hohen TCR-Wert (3900 ppm/°C) im Vergleich zur Widerstandslegierung (<20 ppm/°C), was sich bei sehr niedrigen Widerstandswerten erheblich auf die TCR-Gesamtleistung auswirkt. Bild 5 zeigt, wie der Gesamtwiderstand durch die Kombination des Kupferanschlusses und der Legierung mit niedrigem TCR-Widerstand beeinflusst wird. Bei den niedrigsten Widerstandswerten einer bestimmten Widerstandskonstruktion gewinnt das Kupfer an Bedeutung für den TCR-Wert und die Performance.

Dieser Einfluss kann bei unterschiedlichen Widerstandswerten für verschiedene Teile auftreten. Der TCR-Wert des WSLP2512 beträgt zum Beispiel 275 ppm/°C bei 1 mΩ, während der WSLF2512 170 ppm/°C bei 1 mΩ aufweist. Der WSLF hat einen niedrigeren TCR, da die Kupferklemme bei gleichem Widerstandswert einen geringeren Widerstandsbeitrag leistet.