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HVC、HVR 与 OHMITE:高压厚膜电阻器选型指南

执行摘要 · 工程亮点

基于RuO₂导电相和Al₂O₃陶瓷基底的厚膜技术研究 本文系统分析了材料组成、制造工艺等。

2026-04-13·19分钟简报· 读 0 时

工程答案

本文提供了详细的技术比较和 交叉参照 提供高压元件信息,帮助工程师根据其特定应用需求确定合适的高压电容器替代方案。

  • 按额定电压、电容/电阻值、物理尺寸和介电等级进行匹配。
  • 向 HVC 工程部门索取交叉参考表和尺寸图,以进行机械配合验证。
  • 在批准生产替换之前,请在完整的运行电压和温度下验证替换件。

对 RuO₂ 导电相材料、Al₂O₃ 陶瓷基底及其性能优势进行技术综述。

抽象

HVC的HVR系列产品采用RuO₂导电材料和96% Al₂O₃陶瓷基板,通过丝网印刷和高温烧结工艺,实现了稳定的高压性能。测试数据显示,其温度系数(TCR)为±15 ppm/°C,电压系数(VCR)为0.1 ppm/V,使其成为OHMITE厚膜电阻器的理想替代品。

1. 引言

高压厚膜电阻器广泛应用于电力电子、医疗设备和精密仪器等领域。随着设备小型化和性能要求的提高,设计人员需要比许多传统电阻器更好的温度稳定性、电压线性度和长期可靠性。

本文解释了 HVC 的 HVR 系列如何满足这些需求,并可作为 OHMITE 产品的兼容替代品。

2. 材料系统

2.1 导电相材料:RuO₂基厚膜电阻膏

RuO₂(二氧化钌)是电阻膏中的核心导电相,具有以下优点:

  • 电阻率: 室温下电阻约为 35 μΩ·cm,可通过颗粒尺寸和玻璃含量进行调节。
  • 热稳定性: 在850℃烧结温度下稳定,不发生相变。
  • 化学稳定性: 在恶劣环境下能抵抗酸碱腐蚀。
  • 传导机制: 具有可控温度系数的金属导电。
  • 基于RuO₂的厚膜电阻器的电阻值可近似表示为:

    R = ρ × (L/W) × (1/t)

    其中,ρ为薄层电阻(Ω/□),L为电阻长度,W为宽度,t为薄膜厚度。采用激光微调,可实现±1%的电阻容差。

    2.2 基板材料:96% Al₂O₃陶瓷

    96%氧化铝陶瓷是此类电阻器的标准基板,因为它兼具电绝缘性和稳定的机械性能。

  • 介电常数: 1 MHz 时 εr ≈ 9.0
  • 介电损耗: 1 MHz 时 tan δ 值较低。
  • 3。 制造过程

    3.1 丝网印刷技术

    使用 200-325 目不锈钢丝网将 RuO₂ 浆料印刷到 Al₂O₃ 基板上。

    典型工艺参数:

  • 刮水器压力:20-30牛顿
  • 打印速度:50-100 毫米/秒
  • 卡扣距离:1-2毫米
  • 湿膜厚度:25-50 μm
  • 3.2 烧结工艺

    典型烧结曲线:

  • 加热阶段:室温 → 850°C,升温速率约为 50°C/分钟
  • 保温阶段:850°C,60-90分钟
  • 冷却阶段:自然冷却至室温
  • 烧结过程中,玻璃相熔化并包裹RuO₂颗粒,形成稳定的三维导电网络。最终薄膜厚度通常为湿膜厚度的40-50%。

    4.电气性能测试

    4.1 电阻温度系数 (TCR) 测试

    TCR 是电阻随温度变化的相对变化率:

    TCR = (R₂ - R₁) / [R₁ × (T₂ - T₁)] × 10⁶ (ppm/°C)

    测试范围:-55°C 至 +155°C。HVC HVR 测量值为 ±15 ppm/°C,优于常见的 ±50 ppm/°C 行业水平。

    4.2 电压电阻系数 (VCR) 测试

    VCR 是电阻随施加电压的变化率:

    VCR = (ΔR/R) / V × 10⁶ (ppm/V)

    测得的 VCR 为 0.1 ppm/V,表明在高压负载下具有很强的电阻稳定性。

    4.3 长期稳定性测试

    HVC按照MIL-STD-202标准,在额定功率和+70°C环境温度下进行了1000小时负载测试。

    检测结果:

  • 电阻漂移:< ±0.5%
  • 目视检查:无裂纹、气泡或变色
  • 耐压测试:通过了 1.5 倍额定电压的测试
  • 5. 与 OHMITE 产品的性能比较

    下面总结了 HVC HVR 和 OHMITE Slim-Mox 之间的主要基准比较。

    参数 HVC HVR OHMITE Slim-Mox
    温度系数 ±15 ppm/°C ±50 ppm/°C
    电压系数 0.1 ppm/V < 1 ppm/V
    抗性耐受性 ±1% ±1%
    工作温度 -55至+ 155°C -55至+ 155°C

    6. 结论

    HVC的HVR系列产品通过优化的RuO₂浆料配方和可控烧结工艺,实现了优异的温度稳定性和电压线性度。它不仅达到或超越了OHMITE的关键基准,而且还具有更短的交货时间和灵活的定制化优势。

    7. OHMITE 与 HVC 模型交叉参考

    下表总结了 OHMITE 主要厚膜电阻器系列的代表性 HVC 替代选项。

    A. Slim-Mox 系列 (03)

    OHMITE 模型 功率(W) 电压(kV) A(毫米) B(毫米) C(毫米) (mm) D(毫米) HVC模型
    SLIM-MOX10003 0.25 1.5 7.62 7.62 2.54 2.5 0.635 HVRGHP8.8
    SLIM-MOX10103 0.5 2 8.64 8.38 5.08 - 0.635 HVRGHP9.8
    SLIM-MOX10203 1 5 8.64 14.73 10.16 - 0.813 HVRGHP9.15
    SLIM-MOX10303 1.25 7.5 8.64 21.08 15.24 - 0.813 HVRGHP9.21
    SLIM-MOX10403 1.5 10 8.64 27.43 22.86 - 0.813 HVRGHP9.27
    SLIM-MOX10603 2 15 8.64 40.13 35.56 - 0.813 HVRGHP9.40
    SLIM-MOX10803 2.5 20 8.64 52.83 48.26 - 0.813 HVRGHP9.53
    SLIM-MOX20203 1.5 5 14.99 14.73 10.16 - 0.813 HVRGHP15.15
    SLIM-MOX20403 2 10 14.99 27.43 22.86 - 0.813 HVRGHP15.27
    SLIM-MOX20603 2.5 15 14.99 40.13 35.56 - 0.813 HVRGHP15.40
    SLIM-MOX20803 3 20 14.99 52.83 48.26 - 0.813 HVRGHP15.53
    SLIM-MOX21003 3.5 25 14.99 65.53 60.96 - 0.813 HVRGHP15.66
    SLIM-MOX30603 3.5 15 21.34 40.13 35.56 - 0.813 HVRGHP21.40
    SLIM-MOX30803 4 20 21.34 52.83 48.26 - 0.813 HVRGHP21.53
    SLIM-MOX31003 4.5 25 21.34 65.53 60.96 - 0.813 HVRGHP21.66
    SLIM-MOX40403 3 10 27.69 27.43 22.86 - 0.813 HVRGHP28.27
    SLIM-MOX40803 5 20 27.69 52.83 48.26 - 0.813 HVRGHP28.53
    SLIM-MOX41003 5.5 25 27.69 65.53 60.96 - 0.813 HVRGHP28.66

    B. Slim-Mox 系列 (02)

    OHMITE 模型 功率(W) 电压(kV) A(毫米) B(毫米) C(毫米) (mm) D(毫米) HVC模型
    SLIM-MOX10002 0.4 1.5 5.08 5.08 2.54 1.8 0.635 HVRGHP5.5
    SLIM-MOX10102 0.75 2 6.35 6.35 5.08 - 0.635 HVRGHP6.6
    SLIM-MOX10202 1.5 5 6.35 12.7 10.16 - 0.813 HVRGHP6.13
    SLIM-MOX10302 2 7.5 6.35 19.05 15.24 - 0.813 HVRGHP6.19
    SLIM-MOX10402 2.5 10 6.35 25.4 22.86 - 0.813 HVRGHP6.25
    SLIM-MOX10602 3.25 15 6.35 38.1 35.56 - 0.813 HVRGHP6.38
    SLIM-MOX10802 4.25 20 6.35 50.8 48.26 - 0.813 HVRGHP6.51
    SLIM-MOX20202 2.5 5 12.7 12.7 10.16 - 0.813 HVRGHP13.13
    SLIM-MOX20402 3.25 10 12.7 38.1 22.86 - 0.813 HVRGHP13.38
    SLIM-MOX20602 4.25 15 12.7 38.1 35.56 - 0.813 HVRGHP13.38
    SLIM-MOX20802 5 20 12.7 50.8 48.26 - 0.813 HVRGHP13.51
    SLIM-MOX21002 5.75 25 12.7 63.5 60.96 - 0.813 HVRGHP13.64
    SLIM-MOX30602 5.5 15 19.05 38.1 35.56 - 0.813 HVRGHP19.38
    SLIM-MOX30802 6.75 20 19.05 50.8 48.26 - 0.813 HVRGHP19.51
    SLIM-MOX31002 7.5 25 19.05 63.5 60.96 - 0.813 HVRGHP19.64
    SLIM-MOX40402 5 10 25.4 25.4 22.86 - 0.813 HVRGHP25.25
    SLIM-MOX40802 8.25 20 25.4 50.8 48.26 - 0.813 HVRGHP25.51
    SLIM-MOX41002 9 25 25.4 63.5 60.96 - 0.813 HVRGHP25.64

    C. 超莫克斯系列

    OHMITE 模型 功率(W) 电压(kV) A(毫米) B(毫米) C(毫米) HVC模型
    UM025 1 15 25 9 22.90 HVRGHP9.25
    UM030 1 10 30 6 27.7 HVRGHP6.30
    UM040 1.2 20 40 6 37.8 HVRGHP6.40
    UM050 3 30 50 12.5 47.8 HVRGHP13.50

    D. ARC2 系列

    OHMITE 模型 功率(W) 电压(kV) A(毫米) B(毫米) C(毫米) HVC模型
    ARC2-2 3.8 9 27 8 0.8 HVRBSP27
    ARC2-3 5 12 37 8 0.8 HVRBSP37
    ARC2-5 7.5 18 52 8 0.8 HVRBSP52
    ARC2-7 10 24 78 8 0.8 HVRBSP78
    ARC2-10 12.5 36 103 8 0.8 HVRBSP103
    ARC2-12 15 42 128 8 0.8 HVRBSP128
    ARC2-15 17 54 153 8 0.8 HVRBSP153

    E. MOX系列

    OHMITE 模型 功率(W) 电压(kV) A(毫米) B(毫米) C(毫米) HVC模型
    MOX-1-12 2.5 10 28.45 7.87 0.8 HVRBSP28
    MOX-2-12 5 20 53.85 7.87 0.8 HVRBSP54
    MOX-3-12 7.5 30 79.24 7.87 0.8 HVRBSP79
    MOX-4-12 10 40 104.65 7.87 0.8 HVRBSP105
    MOX-5-12 12.5 50 130.05 7.87 0.8 HVRBSP130
    MOX-1-13 2 10 28.96 8.76 0.8 HVRBSP29
    MOX-2-13 3 20 54.36 8.76 0.8 HVRBSP54
    MOX-3-13 4 30 79.76 8.76 0.8 HVRBSP80
    MOX-4-13 5 40 105.16 8.76 0.8 HVRBSP105
    MOX-5-13 6 50 130.56 8.76 0.8 HVRBSP131
    MOX-400-22 0.35 2.5 12.95 3.56 0.5 HVRBOP13
    MOX-750-22 0.7 5 20.83 3.56 0.5 HVRBOP21
    MOX-1125-22 1.4 7.5 30.73 3.56 0.5 HVRBOP31
    MOX-400-23 0.75 2.5 14.78 4.19 0.5 HVRBOP15
    MOX-750-23 1 5 22.35 4.19 0.5 HVRBOP22
    MOX-1125-23 1.5 7.5 32.26 4.19 0.5 HVRBOP32
    MOX910 3.9 9.4 27.2 8.2 1 HVRBSP27
    MOX920 4.6 13.8 39.5 8.2 1 HVRBSP40
    MOX930 7.8 20 52 8.2 1 HVRBSP52
    MOX940 11.7 30 77.6 8.2 1 HVRBSP78
    MOX950 12.5 40 103.2 8.2 1 HVRBSP103
    MOX960 15.5 50 123.7 8.2 1 HVRBSP124
    MOX970 19.4 60 153.7 8.2 1 HVRBSP154