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HVC's HVR系列高压厚膜电阻的材料科学与性能分析

2026-05-01 来源: 作者:赫威斯电容器制作有限公司
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关键词: HVC HVR系列 高压厚膜电阻 RuO₂导电相 Al₂O₃陶瓷基板 性能分析

HVC's HVR系列高压厚膜电阻的材料科学与性能分析

基于RuO₂导电相与Al₂O₃陶瓷基板的厚膜技术研究

摘要

本文系统分析了HVC's HVR系列高压厚膜电阻的材料组成、制造工艺及电气性能。

该系列产品采用钌系氧化物(RuO₂)作为导电相,96% Al₂O₃陶瓷作为基板材料,通过丝网印刷和高温烧结工艺制备。

实验数据表明,该产品的温度系数(TCR)可达±15 ppm/°C,电压系数(VCR)为0.1 ppm/V,在高压应用领域展现出优异的稳定性和可靠性。

1. 引言

高压厚膜电阻是电力电子、医疗设备、精密测量等领域的关键被动元件。

随着设备小型化和高性能化的发展趋势,对高压电阻的温度稳定性、电压线性度和长期可靠性提出了更高要求。

本研究针对OHMITE等传统产品的供应链瓶颈问题,开发了具有完全兼容性的替代方案。

2. 材料体系

2.1 导电相材料:RuO₂基厚膜电阻浆料

RuO₂(二氧化钌)是一种金属氧化物导体,具有以下特性: - 电阻率:约35 μΩ·cm(室温),可通过颗粒尺寸和玻璃相含量调节 - 热稳定性:在850℃烧结温度下保持稳定,不发生相变 - 化学稳定性:耐酸碱腐蚀,适合恶劣环境应用 - 导电机制:金属性导电,温度系数可控

根据厚膜电阻技术文献,RuO₂基电阻的阻值可通过以下公式近似计算:

R = ρ × (L/W) × (1/t)

其中ρ为方阻(Ω/□),L为电阻长度,W为宽度,t为膜厚。

通过激光修阻技术,可实现±1%的精度控制。

2.2 基板材料:96% Al₂O₃陶瓷

氧化铝陶瓷是最常用的厚膜电阻基板材料,96%纯度的Al₂O₃具有以下性能参数: - 介电常数:εr ≈ 9.0(1 MHz) - 介电损耗:tan δ < 0.001 - 介电强度:15-20kV/mm - 热导率:20-30 W/(m·K) - 热膨胀系数:6.5×10⁻⁶/°C - 抗弯强度:> 300 MPa

3. 制造工艺

3.1 丝网印刷技术

采用200-325目不锈钢丝网,将RuO₂浆料印刷在Al₂O₃基板上。

印刷参数: - 刮刀压力:20-30 N - 印刷速度:50-100 mm/s - 脱网距离:1-2 mm - 湿膜厚度:25-50 μm

3.2 烧结工艺

烧结温度曲线: - 升温阶段:室温 → 850°C,升温速率约50°C/min - 保温阶段:850°C保持60-90分钟 - 冷却阶段:自然冷却至室温

烧结过程中,玻璃相熔融并包裹RuO₂颗粒,形成三维导电网络。

烧结后膜厚约为湿膜厚度的40-50%。

4. 电气性能测试

4.1 温度系数(TCR)测试

TCR定义为电阻值随温度变化的相对变化率:

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

测试条件:-55°C至+155°C温度范围。

HVC's HVR系列测试结果显示TCR为±15 ppm/°C,显著优于行业标准±50 ppm/°C。

4.2 电压系数(VCR)测试

VCR定义为电阻值随施加电压变化的相对变化率:

VCR = (ΔR/R) / V × 10⁶ (ppm/V)

测试结果:VCR = 0.1 ppm/V,表明在高压应用下电阻值保持高度稳定。

4.3 长期稳定性测试

根据MIL-STD-202标准进行1000小时负载测试(额定功率,+70°C环境温度)。

测试结果: - 阻值漂移:< ±0.5% - 外观检查:无裂纹、气泡、变色 - 耐压测试:通过1.5倍额定电压测试

5. 与OHMITE产品的性能对比

通过对比测试,HVC's HVR系列与OHMITE Slim-Mox系列在关键参数上的对比如下:

温度系数:HVC: ±15 ppm/°C;OHMITE: ±50 ppm/°C

电压系数:HVC: 0.1 ppm/V;OHMITE: < 1 ppm/V

阻值精度:HVC: ±1%;OHMITE: ±1%

工作温度:HVC: -55~+155°C;OHMITE: -55~+155°C

6. 结论

本研究表明,HVC's HVR系列高压厚膜电阻通过优化RuO₂导电相配方和烧结工艺,实现了优异的温度稳定性和电压线性度。

产品性能达到或超越OHMITE等国际品牌,同时提供更短的交货周期和更灵活的定制服务,为高压电阻应用提供了可靠的替代方案。


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6. OHMITE 全系列型号细分对照表

以下是 OHMITE 高压厚膜电阻的完整系列细分,涵盖 Slim-Mox、Ultra-Mox、ARC2、MOX 等核心产品线。

A. Slim-Mox 系列(扁平型高压电阻)

表头说明:OHMITE 型号(原厂料号)| 功率(W)(额定功率)| 工作电压(kV)(最大耐压)| A(mm)(长度)| B(mm)(宽度)| C(mm)(引脚间距)| 厚度(mm)(基板厚度)| d(mm)(引脚直径)| HVC 替代型号(对应HVC产品)

OHMITE 型号功率(W)工作电压(kV)A(mm)B(mm)C(mm)厚度(mm)d(mm)HVC 替代型号
SLIM-MOX100030.251.57.627.622.542.50.635HVRGXP8.8
SLIM-MOX101030.528.648.385.08-0.635HVRGXP9.8
SLIM-MOX10203158.6414.7310.16-0.813HVRGXP9.15
SLIM-MOX103031.257.58.6421.0815.24-0.813HVRGXP9.21
SLIM-MOX104031.5108.6427.4322.86-0.813HVRGXP9.27
SLIM-MOX106032158.6440.1335.56-0.813HVRGXP9.40
SLIM-MOX108032.5208.6452.8348.26-0.813HVRGXP9.53
SLIM-MOX202031.5514.9914.7310.16-0.813HVRGXP15.15
SLIM-MOX2040321014.9927.4322.86-0.813HVRGXP15.27
SLIM-MOX206032.51514.9940.1335.56-0.813HVRGXP15.40
SLIM-MOX2080332014.9952.8348.26-0.813HVRGXP15.53
SLIM-MOX210033.52514.9965.5360.96-0.813HVRGXP15.66
SLIM-MOX306033.51521.3440.1335.56-0.813HVRGXP21.40
SLIM-MOX3080342021.3452.8348.26-0.813HVRGXP21.53
SLIM-MOX310034.52521.3465.5360.96-0.813HVRGXP21.66
SLIM-MOX4040331027.6927.4322.86-0.813HVRGXP28.27
SLIM-MOX4080352027.6952.8348.26-0.813HVRGXP28.53
SLIM-MOX410035.52527.6965.5360.96-0.813HVRGXP28.66

B. Slim-Mox 系列(紧凑型)

表头说明:OHMITE 型号(原厂料号)| 功率(W)(额定功率)| 工作电压(kV)(最大耐压)| A(mm)(长度)| B(mm)(宽度)| C(mm)(引脚间距)| 厚度(mm)(基板厚度)| d(mm)(引脚直径)| HVC 替代型号(对应HVC产品)

OHMITE 型号功率(W)工作电压(kV)A(mm)B(mm)C(mm)厚度(mm)d(mm)HVC 替代型号
SLIM-MOX100020.41.55.085.082.541.80.635HVRGXP5.5
SLIM-MOX101020.7526.356.355.08-0.635HVRGXP6.6
SLIM-MOX102021.556.3512.710.16-0.813HVRGXP6.13
SLIM-MOX1030227.56.3519.0515.24-0.813HVRGXP6.19
SLIM-MOX104022.5106.3525.422.86-0.813HVRGXP6.25
SLIM-MOX106023.25156.3538.135.56-0.813HVRGXP6.38
SLIM-MOX108024.25206.3550.848.26-0.813HVRGXP6.51
SLIM-MOX202022.5512.712.710.16-0.813HVRGXP13.13
SLIM-MOX204023.251012.738.122.86-0.813HVRGXP13.38
SLIM-MOX206024.251512.738.135.56-0.813HVRGXP13.38
SLIM-MOX2080252012.750.848.26-0.813HVRGXP13.51
SLIM-MOX210025.752512.763.560.96-0.813HVRGXP13.64
SLIM-MOX306025.51519.0538.135.56-0.813HVRGXP19.38
SLIM-MOX308026.752019.0550.848.26-0.813HVRGXP19.51
SLIM-MOX310027.52519.0563.560.96-0.813HVRGXP19.64
SLIM-MOX4040251025.425.422.86-0.813HVRGXP25.25
SLIM-MOX408028.252025.450.848.26-0.813HVRGXP25.51
SLIM-MOX4100292525.463.560.96-0.813HVRGXP25.64

C. Ultra-Mox 系列(超高功率)

表头说明:OHMITE 型号(原厂料号)| 功率(W)(额定功率)| 工作电压(kV)(最大耐压)| A(mm)(长度)| B(mm)(宽度)| C(mm)(引脚间距)| HVC 替代型号(对应HVC产品)

OHMITE 型号功率(W)工作电压(kV)A(mm)B(mm)C(mm)HVC 替代型号
UM02511525922.90HVRGXP9.25
UM03011030627.7HVRGXP6.30
UM0401.22040637.8HVRGXP6.40
UM0503305012.547.8HVRGXP13.50

D. ARC2 管状电阻系列

表头说明:OHMITE 型号(原厂料号)| 功率(W)(额定功率)| 工作电压(kV)(最大耐压)| A(mm)(长度)| B(mm)(直径)| C(mm)(引脚直径)| HVC 替代型号(对应HVC产品)

OHMITE 型号功率(W)工作电压(kV)A(mm)B(mm)C(mm)HVC 替代型号
ARC2-23.892780.8HVRBSP27
ARC2-35123780.8HVRBSP37
ARC2-57.5185280.8HVRBSP52
ARC2-710247880.8HVRBSP78
ARC2-1012.53610380.8HVRBSP103
ARC2-12154212880.8HVRBSP128
ARC2-15175415380.8HVRBSP153

E. MOX 管状电阻系列

表头说明:OHMITE 型号(原厂料号)| 功率(W)(额定功率)| 工作电压(kV)(最大耐压)| A(mm)(长度)| B(mm)(直径)| C(mm)(引脚直径)| HVC 替代型号(对应HVC产品)

OHMITE 型号功率(W)工作电压(kV)A(mm)B(mm)C(mm)HVC 替代型号
MOX-1-122.51028.457.870.8HVRBSP28
MOX-2-1252053.857.870.8HVRBSP54
MOX-3-127.53079.247.870.8HVRBSP79
MOX-4-121040104.657.870.8HVRBSP105
MOX-5-1212.550130.057.870.8HVRBSP130
MOX-1-1321028.968.760.8HVRBSP29
MOX-2-1332054.368.760.8HVRBSP54
MOX-3-1343079.768.760.8HVRBSP80
MOX-4-13540105.168.760.8HVRBSP105
MOX-5-13650130.568.760.8HVRBSP131
MOX-400-220.352.512.953.560.5HVRBOP13
MOX-750-220.7520.833.560.5HVRBOP21
MOX-1125-221.47.530.733.560.5HVRBOP31
MOX-400-230.752.514.784.190.5HVRBOP15
MOX-750-231522.354.190.5HVRBOP22
MOX-1125-231.57.532.264.190.5HVRBOP32
MOX9103.99.427.28.21HVRBSP27
MOX9204.613.839.58.21HVRBSP40
MOX9307.820528.21HVRBSP52
MOX94011.73077.68.21HVRBSP78
MOX95012.540103.28.21HVRBSP103
MOX96015.550123.78.21HVRBSP124
MOX97019.460153.78.21HVRBSP154

7. OHMITE 完整型号速查表(100+款)

以下是 OHMITE 高压厚膜电阻的完整标准型号列表:

型号型号型号型号
MOX-1-121005FE(10MΩ/1%)UM050V1005FE(100KΩ/1%)MOX-1-131007FE(1GΩ/1%)SM202032207FE(22MΩ/1%)
MOX-1-122205FE(22MΩ/1%)UM050V1006FE(1MΩ/1%)MOX-2-121005FE(10MΩ/1%)SM202034707FE(47MΩ/1%)
MOX-1-123305FE(33MΩ/1%)UM050V1007FE(10MΩ/1%)MOX-2-125005FE(50MΩ/1%)SM202035007FE(50MΩ/1%)
MOX-1-124705FE(47MΩ/1%)UM050V5007FE(50MΩ/1%)MOX-2-121006FE(100MΩ/1%)SM202031008FE(100MΩ/1%)
MOX-1-125005FE(50MΩ/1%)UM050V1008FE(100MΩ/1%)MOX-2-122205FE(22MΩ/1%)SM202031006JE(1MΩ/5%)
MOX-1-126805FE(68MΩ/1%)SM404031005FE(100KΩ/1%)UM030Z1005FE(100KΩ/1%)MOX400231005FE(10MΩ/1%)
MOX-1-128205FE(82MΩ/1%)SM404032205FE(220KΩ/1%)UM030Z2205FE(220KΩ/1%)MOX400232205FE(22MΩ/1%)
MOX-1-121006FE(100MΩ/1%)SM404033305FE(330KΩ/1%)UM030Z3305FE(330KΩ/1%)MOX400234705FE(47MΩ/1%)
MOX-1-121506FE(150MΩ/1%)SM404034705FE(470KΩ/1%)UM030Z4705FE(470KΩ/1%)MOX400235005FE(50MΩ/1%)
MOX-1-122206FE(220MΩ/1%)SM404031006FE(1MΩ/1%)UM030Z1006FE(1MΩ/1%)MOX400231006FE(100MΩ/1%)
MOX-1-123306FE(330MΩ/1%)SM404032206FE(2.2MΩ/1%)UM030Z2206FE(2.2MΩ/1%)MOX400232206FE(220MΩ/1%)
MOX-1-124706FE(470MΩ/1%)SM404034706FE(4.7MΩ/1%)UM030Z4706FE(4.7MΩ/1%)MOX400234706FE(470MΩ/1%)
MOX-1-125006FE(500MΩ/1%)SM404031007FE(10MΩ/1%)UM030Z1007FE(10MΩ/1%)MOX400231007FE(1GΩ/1%)
MOX-1-121007FE(1GΩ/1%)SM404032207FE(22MΩ/1%)UM030Z5007FE(50MΩ/1%)MOX400231005JE(10MΩ/5%)
MOX-1-121005JE(10MΩ/5%)SM404034707FE(47MΩ/1%)UM030Z1008FE(100MΩ/1%)MOX400231006JE(100MΩ/5%)
MOX-1-122205JE(22MΩ/5%)SM404035007FE(50MΩ/1%)UM030Z1005JE(100KΩ/5%)MOX750231005FE(10MΩ/1%)
MOX-1-124705JE(47MΩ/5%)SM404031008FE(100MΩ/1%)UM030Z2205JE(220KΩ/5%)MOX750232205FE(22MΩ/1%)
MOX-1-125005JE(50MΩ/5%)SM404031009FE(1GΩ/1%)UM030Z4705JE(470KΩ/5%)MOX750234705FE(47MΩ/1%)
MOX-1-121006JE(100MΩ/5%)SM404031005JE(100KΩ/5%)UM030Z1006JE(1MΩ/5%)MOX750235005FE(50MΩ/1%)
MOX-1-121007JE(1GΩ/5%)SM404031006JE(1MΩ/5%)UM030Z2206JE(2.2MΩ/5%)MOX750231006FE(100MΩ/1%)
MOX-1-131005FE(10MΩ/1%)SM202031005FE(100KΩ/1%)UM030Z4706JE(4.7MΩ/5%)MOX750232206FE(220MΩ/1%)
MOX-1-135005FE(50MΩ/1%)SM202034705FE(470KΩ/1%)UM030Z1007JE(10MΩ/5%)MOX750234706FE(470MΩ/1%)
MOX-1-131006FE(100MΩ/1%)SM202031006FE(1MΩ/1%)UM030Z5007JE(50MΩ/5%)MOX750231007FE(1GΩ/1%)
MOX-1-132205FE(22MΩ/1%)SM202034706FE(4.7MΩ/1%)UM030Z1008JE(100MΩ/5%)MOX750231005JE(10MΩ/5%)
MOX-1-134705FE(47MΩ/1%)SM202031007FE(10MΩ/1%)UM030Z1009JE(1GΩ/5%)MOX750235005JE(50MΩ/5%)
  • 注:以上型号均为 OHMITE 高压厚膜电阻的标准产品。FE表示1%精度,JE表示5%精度。如需获取特定型号的详细参数、HVC 替代方案或免费样品,请联系 HVC 销售团队:sales@hv-caps.com*

6. HVC 编码规则

HVR-[系列]-[尺寸]-[阻值]-[容差]-[功率]-[电压]
代码含义示例
HVR高压电阻前缀HVR-GFP-101
GFP/GXP扁平型系列GFP=经济型, GXP=标准型
尺寸系列代码101, 102, 204, 308
阻值100K=100kΩ, 10M=10MΩ100K, 1M, 10M
容差F=±1%, J=±5%F
功率0.25W, 0.5W, 2W, 4W0.25W
电压1.5kV, 5kV, 10kV, 30kV1.5kV

订购示例: 替代 SLIM-MOX 102 → HVR-GFP-102-1M-F-0.5W-5kV

7. OHMITE 完整型号速查表

OHMITE Slim-Mox / Ultra-Mox 系列完整型号列表(典型100款):

Model 1Model 2Model 3Model 4Model 5
SM102031005FESM102031006FESM102031010FESM102031015FESM102031020FE
SM102031025FESM102031030FESM102031050FESM102031100FESM102032005FE
SM102032010FESM102032015FESM102032020FESM102032025FESM102032030FE
SM102032050FESM102032100FESM102033005FESM102033010FESM102033015FE
SM102033020FESM102033025FESM102033030FESM102033050FESM102033100FE
SM102034005FESM102034010FESM102034015FESM102034020FESM102034025FE
SM102034030FESM102034050FESM102034100FESM102035005FESM102035010FE
SM102035015FESM102035020FESM102035025FESM102035030FESM102035050FE
SM102035100FESM102036005FESM102036010FESM102036015FESM102036020FE
SM102036025FESM102036030FESM102036050FESM102036100FESM102037005FE
SM102037010FESM102037015FESM102037020FESM102037025FESM102037030FE
SM102037050FESM102037100FESM102038005FESM102038010FESM102038015FE
SM102038020FESM102038025FESM102038030FESM102038050FESM102038100FE
SM102039005FESM102039010FESM102039015FESM102039020FESM102039025FE
SM102039030FESM102039050FESM102039100FESM102040005FESM102040010FE
SM102040015FESM102040020FESM102040025FESM102040030FESM102040050FE
SM102040100FESM203041005FESM203041010FESM203041015FESM203041020FE
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