標準電阻器是專為精密儀器或校準電阻值而設計的。如果說精密電阻是具有更高精度和更低溫飄的普通電阻,那么標準電阻則具有幾近于嚴苛的參數要求。在高精度的基本要求外,需要有極低的溫飄,極高的可靠性和穩定性,十年如一日的穩定是優質標準電阻的必備條件。為了驗證標準電阻的性能特征,我們隨機挑選了12只電阻進行測試。
實驗一:溫飄特性
性能好的標準電阻材料比如錳銅或者鎳鉻合金有著極低的溫度系數,在室溫下可以達到小于1 ppm/°C。在室溫波動小于0.01°C的情況下,阻值測量中由于溫度波動影響的不確定度在0.001ppm(較好的金屬比如鉑或銅在比較廣的溫度范圍內有著非常大的線性溫度系數:0.4%/°C從低溫到700K)。
為了確定箔電阻的溫度系數,我們將它們放在空氣槽內,相對濕度設置為44%,溫度按梯度變化(28°C 24°C 23°C 22°C 18°C 18°C 22°C 23°C 24°C 28°C)進行2個周期的測試。分別對12個電阻進行阻值測量,并計算其一次項和二次項溫度系數,結果如下表中所示:測量結果中溫度系數最差的電阻(標號L)的溫度漂移大約在0.15ppm/°C,而其他的溫飄都在0.1ppm/°C內。用上一段的說法溫度波動0.01℃的情況下阻值測量中由于溫度波動影響的不確定度在0.001 ppm。可以看出箔電阻材料具有極好的溫飄特性。

表 · 溫度系數實驗結果
實驗二:長期穩定性
我們試驗了這12個電阻在一年內的漂移率變化,參見下圖。這個期間內,電阻經歷了濕度,溫度和大氣壓力的巨大變化,從而檢驗環境因素對阻值的影響。盡管如此嚴厲的測試環境,365天后的阻值變化仍小于0.1ppm,而且12個電阻都處于±0.1ppm的區間內,如圖4右側所示。也就是說該電阻的漂移率低于0.1(ppm)/年。在一年的觀察期內,一些曲線偶爾波動過了±0.1ppm這個區間,但是最終還是會回到區間里。可以看到箔技術標準電阻極其優異的長期穩定性。

圖 · 電阻阻值在一年內的漂移率變化
在實際的選型過程中,我們發現不少工程師或者采購人員對標準電阻和普通精密電阻理解有些偏差,接下來就一起來看看標準電阻和普通精密電阻的差別。
應用區分:
1.普通精密電阻一般用于高精度的信號轉換、橋電路、取樣電路、精密分壓電路等等
2.標準電阻一般用于實驗室的固有阻值基準、基準傳遞以及校準
參數區分:
1.穩定性:普通精密電阻的穩定性主要針對負載壽命穩定性,參數說明一般是幾千小時負載下的阻值漂移,單位多為百分比,而標準電阻不需要一直處于負載狀態下,穩定性為 年穩定性,單位為 ppm/年。
2.溫度系數:普通精密電阻的溫度系數主要考慮環境溫度變化和電阻及電路發熱所產生的阻值漂移,單位多為一次項溫度系數ppm/°C,標準電阻多用于實驗室的恒溫環境,但仍對溫度系數十分苛求,需要精確給到 一次項溫度系數ppm/°C和 二次項溫度系數ppm/°C2 。
3.計量標準:普通精密電阻中也有少部分能做到二級計量標準的電阻,但要作為國際比對以及國家計量校準用需要符合 一級計量標準。
4.精度:標準電阻因做參照標準使用,其精確度多 高于萬分之一,普通精密電阻一般最高做到萬分之一。
日本Alpha Electronics的USR-SF系列一級計量標準電阻,精度可達 0.0002%(百萬分之二),典型溫飄低至0.05ppm/°C,穩定性達到0.5ppm/年。各項參數均遠優于普通精密電阻。

一組穩定的標準電阻不僅在電阻標準的維護和校準中發揮著極其重要的作用,對其參數要求之高遠不是一般精密電阻可以達到的。