薄膜电阻

在装置收音机或其它电子学设备时，几乎无例外地要用到电阻，通常碰到的和用得最广的要算是炭质电阻。炭质电阻除了价格十分低廉，制造方便外，有着一些缺点。这些缺点是：阻值误差很大，达10—25％左右；稳定度差，一般是温度每改变1℃，阻值改变达0.1％，而且随着使用时间的增加，阻值也会改变；尺寸相当大。因此，炭质电阻的应用范围局限于一般收音机或要求不太高的电子学设备，致于要求比较精密的电子学设备以及体积很小的半导体收音机，就不得不另行设法，于是促进了新式电阻的蓬勃发展。

新式电阻的形式是多种多样的。有些目前正在广泛使用；有些还在实验研究阶段。要列出这样一张各式电阻的名单是困难的。例如有各种炭膜电阻、各种金属膜电阻、金属氧化膜电阻、异电玻璃电阻和导电塑料电阻等等，再从这些电阻的结构看，又有棒状、圆筒状、各种平板状，甚至在印刷电路里直接用照相腐蚀法，把附着在绝缘板反面的整块电阻的不必要部分腐蚀掉，剩下来的就是直接连接在印刷电路上的各个电阻等，真是五花八门，出奇入胜。本文只就习见的炭膜电阻以及较新的金属膜电阻的构造、性能、优缺点，以及制造方法简单的介绍给读者。

炭膜电阻的种类很多，但构造上大体相同。其中有一种是将适当的低级碳氢化合物热烈成气黑，淀积于一根陶瓷小棒上，使生成一层牢固的炭膜，这层炭膜就成为性质稳定的电阻，再在陶瓷棒的两端加上金属帽，接上引出线，并在炭膜上涂一层保护漆薄膜后，就成为一只完整的炭膜电阻了。如果在涂上保护层漆膜前先在被炭陶瓷棒上刻上螺旋形细纹，使两端的金属帽被螺旋线分隔开的圈状炭脱带所连结，电阻阻值就能增加，这样制得的炭膜电阻，它的结构如图1。

其它的炭膜电阻，仅仅在结构上有些微的变动罢了。例如涂炭膜的陶瓷棒——底基材料——改用陶瓷空心管，用碳化硼薄膜代替炭膜，在陶瓷棒的两端镀上一层金属代替金属帽，或者将保护漆膜改为尺寸较大的另一根空心陶瓷管，套在原来陶瓷棒上，两端再用树脂密封，等等。

灰膜电阻的准确度高是它的最大特点（误差可小至0.1％），阻值从几百欧到兆欧级都能制造，最大工作电压达800伏，频率范围也能高达兆周级。它的最高工作温度达150℃，但一般额定温度为70℃，在20°—70℃范围内电阻温度系数是负的，温度每变化1℃，阻值改变0.02—0.1％。和炭质电阻相比，经过长时期使用，阻值变化极少，也不易损坏（如击穿等），它还有一个噪声小的特点，所以不失是一种很好的电阻。但是它的尺寸一般还不够小，最适宜于制造的耗散功率仅几分之一瓦至几瓦。

炭膜电阻主要制造工艺过程如下：

1．制陶瓷棒 陶瓷棒的原材料为高岭土50％，石英砂30％及其它氧化镁、氧化锆、氧化钡等20％（重量比），比例并不严格。将原料充分混和磨细后在1000℃温度下烧结，再用球磨机加水研磨，过滤后的泥饼，放在搅拌机中捏和并加入粘固剂，然后在搅拌机中抽真空后直接进入挤压机压成长棒，再根据需要切成合适长度的小棒。切成后的小棒还要在红外线辐射下或70℃的热空气内加热8小时，再逐渐将温度升高到1250℃，1小时后又缓慢冷却8小时到室温。经过上面一系列手续制成的小棒，如果表面粗糙或尺寸不准，再用金刚砂加水研磨。

2．形成炭膜 形成炭膜（被炭）的示意图如图2。陶瓷小棒自动顺序地缓缓进入用耐热材料制成的被炭炉，被炭炉由电炉加热并不断旋转，因此，相对地说，就好象小棒在被炭炉内旋转。热裂用的低级碳氢化合物（通常为乙炔气等）经过一系列的处理，将它所含的水蒸气、一氧化碳、氧气等清除后进入通向被炭炉的导管。乙炔气进入被炭炉后开始热裂（热裂温度900—1100℃）。陶瓷小棒进入被炭炉后，在预热区被加热到超过热裂区的温度，因此，小棒继续前移，一进热裂区，大部分乙炔气都在小棒附近热裂并附着于小棒上。

调节小棒移动速度和热裂温度，可以获得不同厚度的炭膜，炭膜越厚电阻阻值越小，特性也最稳定。因此，这一手续最为重要。

3．刻螺纹 为了提高电阻阻值，再在被炭后的陶瓷小棒用高速旋转的V形砂轮刻一条很细的螺旋纹，螺纹愈密电阻愈大。螺纹的另一作用是对电阻阻值作最后的校正。校正是用电桥平衡法自动指示并操纵机床操作，误差可小于2—5％，用人工仔细操作时，误差可小于0.1％。

这一步手续作好后，主要工作就算完成，再装上金属帽，喷涂保护漆层，最后再校验一下电阻阻值，印上商标、电阻阻值等标记，全部工作结束。

这是一种较新型的电阻，它比炭膜电阻有更良好的性能。这种电阻的准确度高，误差一般为1％，甚至可以小于0.1％，电阻阻值从10欧起到兆欧级都能制造，频率范围和热稳定度都比炭膜电阻更高，温度每改变1℃，阻值改变+0.025—0.027％，在长时期负荷下阻值不易改变（全负荷，70℃下工作1000小时，阻值变化不超过0.2％），功率大小和工作电压和炭膜电阻相仿。

金属膜电阻除了有上面良好的电气性能外，它的尺寸也很小。有一种用玻璃纤维作底基材料的，只有头发丝那么粗细。

金属膜电阻的制造可以和炭膜电阻一样，用金属膜代替炭膜镀在陶瓷棒上，也可以镀在玻璃棒，玻璃板，甚至玻璃纤维上。至于其它结构部分象引出线，保护漆层等和炭膜电阻无多大差别。棒状金属膜电阻的构造和图1相似，平板状的结构如图3。

金属膜往往是由昂贵的合金作成，例如用80％的金与20％的铂或60％的金与40％的铂以及钯金属等等，在玻璃棒或玻璃薄片上层积1000A。。=10\(^{-}\)7公厘）或至少300—400A。厚度的一层薄膜。镀金方法通常是用金属化树脂（即树脂的高分子组成中含有金属原子基因）溶解于高沸点的酮类或玫瑰油等溶剂中，再喷镀到化学纯洁的玻璃棒上，在通空气的炉子中加热350—400℃左右，使树脂分解，剩下来的金属薄膜就淀积在底基材料上。但这时金属膜粘附得并不牢固。

增加金属膜电阻阻值的方法，棒状金属膜电阻和炭膜电阻类似，用金属刻针在金属膜上刻出细螺旋纹，每1公厘宽度可以刻出10线。平板状电阻即改用照相腐蚀法，把喷镀在底基材料上，但又并不需要的一部分金属膜腐蚀掉（图3），然后加接引出端，根据各种金属性质在400°—700℃温度中烧结，使金属膜牢固地粘附在底基材料上。烧结后电阻阻值稍低，但可凭经验预先校正。

直接把金属蒸发到底基材料上，同样可以获得金属薄膜，但这种方法不十分可靠，还在实验阶段。当然也可想像用电镀，静电喷镀等等方法，这还有赖于工艺师们的进一步研究。（钱宗俊）