一文知道电阻的温度系数单位,公式,计算,及对照表
发布时间：2021-04-16
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原标题：电阻的温度系数
本文主要讲述电阻温度系数、单位表示、公式、计算、常用金属电阻率及其温度系数对照表。
电阻的温度系数英文称：temperature coefficient of resistance，简称：TCR。是指当温度每升高一度时，电阻会增大的百分数，比如铂金的温度系数是0.00374/℃，它是一个百分比数值，在20℃的时候，1000欧的铂金电阻，当温度升到21℃的时候，它的电阻就会变成1003.74欧。实际上电阻温度系数还有一种叫法，在电工书上称“电阻率温度系数”。
在半导体中，金属相互连接层(铝或铜)的电阻值在常温附近的范围内与其温度有线性关系，这也是半导体测试中金属相互连接常用作温度传感器的原因。在半导体中，电阻温度系数用于表示金属的电阻值与其温度之间的关系。电阻温度系数表示单位温度变化时电阻值(电阻率)的相对变化。
电阻温度系数不是恒定的，而是随温度变化的值。随着温度的增加，电阻温度系数变小。因此，我们所说的电阻温度系数都是针对特定温度的。
对于具有纯晶体结构的理想金属，其电阻率来自晶格结构中的电子散射，与温度密切相关。实际金属受技术的影响，其结晶结构不完整。例如，接口、结晶细胞边界、缺陷、杂质的存在，电子散射形成的电阻率与温度无关。因此，实际的金属电阻率是由相互独立的两部分组成。
电阻温度系数是与金属微观结构密切相关的参数，在没有缺陷的情况下具有理论上的最大值。也就是说，电阻温度系数本身的大小在一定程度上表现了金属技术的性能。在新技术过程的研发过程或在线监测中，我们可以利用电阻温度系数来监测金属的可靠性。
而另外众所周知，一段电阻线的电阻是由四个因素决定：1、电阻线的长度；2、电阻线的横截面积、3、材质、4、温度，而电阻线的长度、电阻线的横截面积、材质这三个因素是自身因素，温度因素是属于外界因素。另外电阻的温度系数就是“温度”因素的作用大小，在技术人员实验证明说过，绝大部分金属材质的电阻率温度系数都约等于千分之四左右，只有少数的金属材质的电阻率温度系数极小，不过正是因为电阻的温度系数介绍才成功制造高精度电阻选材，而康铜、锰铜就是其中两种材质。
电阻的温度系数测试结构讲述：
在实际测试中，我们发现在相同的工艺过程中，不同的测试结构会获得不同的电阻温度系数。为了研究测试结构对电阻温度系数的影响，我们总结了铜工艺验证不同技术节点不同测试结构的电阻温度系数。电阻温度系数随着金属层宽度的增加而显着增加，接近1um时稳定增加的金属层宽度接近时，金属层厚度也对电阻温度系数有显着影响。当厚度较大时，电阻温度系数也会增大。测试结构金属层的界面尺寸共同影响电阻温度系数。
业界研究表明，电阻温度系数与金属的微观结构，如晶体的大小密切相关，大晶体具有大的电阻温度系数。铜技术的电化学沉积技术决定了金属晶体的大小与金属层通道的宽度和深度密切相关。因此，测试结构的宽度和厚度影响晶体尺寸，影响电阻温度系数。这是测试结构的几何尺寸对电阻温度系数有很大影响的原因。此外，在利用电阻温度系数对工艺可靠性进行初步监测和评价时，有必要避免不同测试结构的影响。同时，这也要求我们在对工艺进行可靠性验证时，需要对不同的几何尺寸同时进行验证。
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电阻的温度系数公式、单位及计算比例参考：
公式：R20=Rt/(1+a(t-20))
式中: R20为换算成20C时的导体电阻，Rt为在温度为t时测得的电阻值，a为导体的电阻温度系数，铜取0.00393，铝取0.00403。t为测量时的温度。
电阻温度系数表示单位：ppm/℃
电阻的温度系数是温度每变化1度（摄氏），电阻变化的比例。于25℃ 为标准，每上升或下降 摄氏 1℃的电阻值变化。常用的单位是 ppm/℃。例如 1M，+100 ppm的电阻：于 25℃时，电阻值是 1M，于 26℃时，电阻值是 1M + ((1M/1,000,000)*100) 等于 1,000,100欧；
常见的金属电阻率及其温度系数对照表如下
|
| 物质 |
温度t/℃ |
电阻率 |
电阻温度系数aR/℃ |
| 银 |
20 |
1.586 |
0.0038(20℃) |
| 铜 |
20 |
1.678 |
0.00393(20℃) |
| 金 |
20 |
2.40 |
0.00324(20℃) |
| 铝 |
20 |
2.6548 |
0.00429(20℃) |
| 钙 |
0 |
3.91 |
0.00416(0℃) |
| 铍 |
20 |
4.0 |
0.025(20℃) |
| 镁 |
20 |
4.45 |
0.0165(20℃) |
| 钼 |
0 |
5.2 |
|
| 铱 |
20 |
5.3 |
0.003925(0℃~100℃) |
| 钨 |
27 |
5.65 |
|
| 锌 |
20 |
5.196 |
0.00419(0℃~100℃) |
| 钴 |
20 |
6.64 |
0.00604(0℃~100℃) |
| 镍 |
20 |
6.84 |
0.0069(0℃~100℃) |
| 镉 |
0 |
6.83 |
0.0042(0℃~100℃) |
| 铟 |
20 |
8.37 |
|
| 铁 |
20 |
9.71 |
0.00651(20℃) |
| 铂 |
20 |
10.6 |
0.00374(0℃~60℃) |
| 锡 |
0 |
11.0 |
0.0047(0℃~100℃) |
| 铷 |
20 |
12.5 |
|
| 铬 |
0 |
12.9 |
0.003(0℃~100℃) |
| 镓 |
20 |
17.4 |
|
| 铊 |
0 |
18.0 |
|
| 铯 |
20 |
20 |
|
| 铅 |
20 |
20.684 |
(0.0037620℃~40℃) |
| 锑 |
0 |
39.0 |
|
| 钛 |
20 |
42.0 |
|
| 汞 |
50 |
98.4 |
|
| 锰 |
23~100 |
185.0 |
|
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