標(biāo)準(zhǔn)電阻器應(yīng)用

英國倫敦納米技術(shù)研究中心的科學(xué)家在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》上報(bào)告說，他們研制出了可用于納米級量子電路的緊湊型高值電阻器，這種薄膜電阻有望推動量子計(jì)算器件和基礎(chǔ)物理研究的發(fā)展。

需要應(yīng)用到高值電阻的一個例子就是量子相滑移(quantumphase-slip)電路。量子相滑移電路是用超導(dǎo)材料制作的狹窄電線制成的，它利用一種基本的、違反直覺的量子力學(xué)特性--量子隧穿效應(yīng)，克服了經(jīng)典物理學(xué)中難以逾越的能壘，使磁通量在電線中來回移動。2006年，荷蘭科維理納米科學(xué)研究所的科學(xué)家提出，量子相滑移電路可用于從新定義電流的國際單位--安培，目前的安培測量技術(shù)卻還延續(xù)著19世紀(jì)使用的宏觀測量方法，因此測量精度有限。有其他科學(xué)團(tuán)隊(duì)也提出，可以將量子相滑移設(shè)備作為量子計(jì)算機(jī)的量子位。

用電阻合金絲繞制的標(biāo)準(zhǔn)電阻器的自感及分布電容在使用時會引起一些不良效果。為了減少自感，可采用雙線繞法。但對100千歐的高值電阻器，所用的電阻絲很長，采用雙線繞法會導(dǎo)致較大的分布電容，因而多采用分段繞法，使自感和分布電容均較小。

對用于交流電路的標(biāo)準(zhǔn)電阻器，希望其自感和分布電容更小，因而需要采用一些特殊繞法;骨架也常使用云母、陶瓷等優(yōu)質(zhì)絕緣材料，以進(jìn)一步減少分布電容和介質(zhì)損耗。

70年代以來，已試制成了一系列比錳銅材料性能更優(yōu)良的新型電阻合金，其特點(diǎn)是在更寬的溫度范圍內(nèi)具有很低的溫度系數(shù)。用這些合金制成的標(biāo)準(zhǔn)電阻器可在一般室溫條件下達(dá)到以前只能在恒溫室中達(dá)到的測量準(zhǔn)確度。在結(jié)構(gòu)工藝方面，試制成了高準(zhǔn)確度的薄膜電阻器，其自感及分布電容均比線繞電阻小得多，特別適用于交流測量。薄膜電阻器的穩(wěn)定性已逐步接近傳統(tǒng)的線繞電阻器。

使用標(biāo)準(zhǔn)電阻器時，要避免機(jī)械沖擊及劇烈的溫度變化，耗散功率一般應(yīng)小于規(guī)定值，以保持其良好的穩(wěn)定性。

標(biāo)準(zhǔn)電阻器一般用溫度系數(shù)低、穩(wěn)定度高的錳銅合金絲(片)繞在黃銅或其他材料的骨架上，再套上銅制外殼制成。外殼與骨架通常焊在一起，把電阻絲密封起來，以減少大氣中的濕度等因素的影響。電阻器繞成后需退火處理，以消除繞制過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，改善其穩(wěn)定性。電阻器的引線經(jīng)密封的陶瓷絕緣子引出，與裝在面板上的端鈕相接。標(biāo)準(zhǔn)電阻器通常做成四端鈕式(見圖)。A、B為電流端，C、D為電位端。測量和使用時從 A、B兩端通進(jìn)電流，取出C、D兩點(diǎn)的電壓進(jìn)行測量。此時需使電位端不流過電流，這樣C、D兩端鈕的電位就分別等于α、β兩點(diǎn)的電位，而標(biāo)準(zhǔn)電阻器的電阻值就被定義為 α、β兩個結(jié)點(diǎn)之間的電阻值。這樣，Aα，Cα，Bβ，Dβ四條引線的電阻的影響均被消除。

四臂結(jié)構(gòu)是直流電橋的基本形式。電橋由直流電源供電，平衡時，相鄰兩橋臂電阻的比值等于另外兩相鄰橋臂電阻的比值。若一對相鄰橋臂分別為標(biāo)準(zhǔn)電阻器和被測電阻器,它們的電阻有一定的比值,則為使電橋平衡，另一對相鄰橋臂的電阻必須有相同的比值。根據(jù)這一比值和標(biāo)準(zhǔn)電阻器的電阻值可求得被測電阻器的電阻值。平衡時的測量結(jié)果與電橋電源的電壓大小無關(guān)。