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HVC、HVR 与 OHMITE:高压厚膜电阻器选型指南
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。
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:
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。
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:
3.2 烧结工艺
典型烧结曲线:
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:
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 |