CN101329295B - 电阻温度系数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电阻温度系数测量方法，包括：用电流I对待测电阻R加热，记录加热过程中电阻阻值R随电流I的变化；利用电阻R和电流I查询一第二表格，确定一与电阻R有关的第一变量I²R；查找一第一表格，确定第一变量I²R与温度T的关系；以及查询一预定的数据库，确定电阻温度系数TCR。该预定数据库利用公式

求出电阻温度系数TCR(T)。本发明只需使用一次热盘加热测得电阻的R～T曲线，此后就可利用电流快速加热同种结构的电阻(包括同一电阻)而获得R～I曲线，进而求出电阻的TCR，因此可省去每次热盘加热耗费的时间。

Description

电阻温度系数测量方法

技术领域

本发明涉及一种电阻温度系数测量方法。

背景技术

目前，为了测量电阻温度系数(Temperature coefficient ofresistance，TCR)，通常的做法是，利用一热盘逐渐加热电阻，并测量电阻在不同温度下的阻值，获得一R～T曲线，例如图1所示的曲线中，分别测量该电阻在25℃、50℃、100℃、150℃下的电阻值，通过直线拟合，获得R～T关系曲线，并求出R与T的函数关系R＝0.1006T+27.485。因此例如25℃时的电阻温度系数

TCR(25℃)＝ΔR/ΔT/R(25℃)＝0.1006/(0.1006*25+27.485)≈0.0033/℃

这种方法需要耗费很多时间在热盘温度的上升、下降和稳定过程中，尤其是在目标的自动测量系统中更是如此。而由于即使对于同一个电阻，其TCR也并不是固定不变的，每次测量都需要使用热盘加热获得R～T曲线，这将耗费很多时间。鉴于此，有必要提出一种可以快速测量TCR的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以快速测量电阻温度系数的电阻温度系数测量方法。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种电阻温度系数测量方法，包括以下步骤。首先，用电流I对待测电阻R加热，记录加热过程中电阻阻值R随电流I的变化；其次，利用电阻R和电流I查询一第二表格，确定一与电阻R有关的第一变量I²R；再者，查找一第一表格，确定第一变量I²R与温度T的关系；以及查询一预定的数据库，确定电阻温度系数TCR。该预定数据库通过计算公式(1)来计算TCR。

$\mathrm{TCR}\left(T\right)=\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dT}}*\frac{1}{R}=\frac{\mathrm{dR}}{d\left(I^{2}R\right)}*\frac{d\left(I^{2}R\right)}{\mathrm{dT}}*\frac{1}{R}---\left(1\right)$

由于上述公式(1)中，

可由T～I²R斜率(又称Rth，ThermalResistance，热阻)导出，而Rth对于相同结构(相同长度和厚度)的电阻是相对固定的值，可以事先以与上述待测电阻相同结构的电阻进行测量获得，借此建立包含I²R～T关系的预定的第一表格，以供后来测量TCR时使用。

测量步骤包括：

利用热盘(Hot Chuck)对所述电阻加热，获得其阻值与温度的关系R～T；

利用电流I对所述电阻加热，获得其阻值与电流的关系R～I；

无论是采用热盘加热，还是采用电流加热，相同的电阻总是对应相同的温度，根据上述R～T关系和R～I关系就可获得一组阻值、电流和温度的对应关系，根据该对应关系，求出I²R～T的关系，即获得对应温度T的上述R、I、T及

均可保存在第一表格中。

第一表格建立后，可以供后来计算用，因此以后测量同种结构的电阻的TCR，只需采用电流加热，求得

再利用已知的

即可利用公式(1)求得TCR。由于电流加热的过程十分迅速，且不需测量温度，因此并没有温度升降和稳定的控制，因此采用电流加热方法将能快速获得电阻的TCR。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是现有的测量电阻温度系数的曲线示意图。

图2是本发明的电阻温度系数测量方法的电流加热曲线示意图。

图3是利用图2的电流加热曲线获得的R～I²R曲线示意图。

图4是依据本发明的电阻温度系数测量方法事先获得的I²R～T曲线示意图。

具体实施方式

图2是本发明的电阻温度系数测量方法的电流加热曲线示意图。如图2所示，采用电流加热电阻时，电阻阻值R与电流I的关系曲线R～I分为三个阶段，第一阶段a为不稳定阶段，因低电流、电压条件下的设备精度导致；第二阶段b为阻值稳定阶段，没有足够的焦耳热效应；第三阶段c为阻值快速上升阶段，由高焦耳热效应引起。在本发明的第一个步骤中，采用第三阶段的R～I曲线段c作为获得电阻温度系数(TCR)的依据。

由于TCR的下列推演：

$\mathrm{TCR}\left(T\right)=\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dT}}*\frac{1}{R}=\frac{\mathrm{dR}}{d\left(I^{2}R\right)}*\frac{d\left(I^{2}R\right)}{\mathrm{dT}}*\frac{1}{R}---\left(1\right)$

本发明的第二步骤是根据图2所示R～I曲线段c，利用R、I查找第二表格，第二表格根据R、I来计算第一变量I²R。其中I²R表征电阻的发热量，R～I²R为线性关系，可以如图3所示的R～I²R曲线表示。因此公式(1)中的乘积因子 $\frac{\mathrm{dR}}{d\left(I^{2}R\right)}$ 可以求出。

而公式(1)中的另一个乘积因子

可以从I²R～T关系曲线中求出，I²R～T关系也是线性关系。对于相同结构(相同长度和厚度)的电阻，包括对于同一个电阻，其热阻(Thermal Resistance)Rth，即T～I²R斜率(进而I²R～T)关系保持相对固定，因此可以事先以与上述待测电阻相同结构的电阻(或者同一个电阻)进行测量获得，并事先保存在一第一表格中，以供之后的每次TCR计算之用。举例来说，I²R～T关系曲线的测量步骤包括：

利用热盘对电阻加热，获得其阻值与温度的关系R～T，该R～T关系曲线类似于图1所示R～T曲线；

利用电流I对电阻加热，获得其阻值与电流的关系R～I，该R～I关系曲线类似于图2所示R～I曲线。

无论是采用热盘加热，还是采用电流加热，相同的阻值总是对应相同的温度，而阻值R又一一对应于电流值I，因此根据上述R～T关系和R～I关系就可获得一组阻值、电流和温度的对应关系，该对应关系如下表1所示。

 

温度T	电阻值R	电流值I
			T0	R0	I0
T1	R1	I1
			T2	R2	I2
T3	R3	I3
			...	...	...
Tn	Rn	In

表1

此外，表1还可进一步包括对应于温度T的I²R的值，以及对应温度T的Rth和

值，由此组成上述的第一表格。因此本发明的第三个步骤是，根据第一表格所列出的对应关系，求出I²R～T的关系，该关系可以如图4所示的I²R～T曲线表示，根据该曲线，或者由温度T查找第一表格，即可获得

最后，由

R等已知的数据查找一预定数据库，即可求出电阻温度系数TCR，该预定数据库是利用上述公式(1)来确定TCR的。在一个实施例中，该预定数据库可包含上述的第一表格、第二表格，并自动由第一表格生成对应于温度T的

由第二表格生成对应于温度T的

由此，只要给定一温度T，即可查询数据库求出电阻R对应于该温度T的电阻温度系数TCR。

在本发明的一个实施例中，上述待测电阻是PCB(印刷电路板)中的金属布线。

本发明由于采用上述的方法，在建立上述表格后，要测量同种结构的电阻(包括同一电阻)的TCR，只需采用电流I加热R，获得R～I曲线，进而求得

再利用已知的

即可利用公式(1)求得TCR。由于电流加热的过程十分迅速，且不需测量温度，并没有温度升降和稳定的控制，因此采用电流加热方法将能快速获得TCR。

以上的实施例说明仅为本发明的较佳实施例说明，本领域技术人员可依据本发明的上述实施例说明而作出其它种种等效的替换及修改。然而这些依据本发明实施例所作的种种等效替换及修改，属于本发明的发明精神及由权利要求所界定的专利范围内。

Claims (2)

1.一种电阻温度系数测量方法，其特征在于包括：

用电流I对待测电阻R加热，记录加热过程中电阻阻值R随电流I的变化；

利用电阻R和电流I查询一第二表格，确定一与电阻R有关的第一变量I²R；

查找一第一表格，确定第一变量I²R与温度T的关系；以及

查询一预定的数据库，确定电阻温度系数TCR，

其中，通过测量与所述待测电阻同种结构的电阻的第一变量I²R与温度T的关系，来建立所述第一表格，

并且在所述预定的数据库中，是利用公式：

$\mathrm{TCR}\left(T\right)=\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dT}}*\frac{1}{R}=\frac{\mathrm{dR}}{d\left(I^{2}R\right)}*\frac{d\left(I^{2}R\right)}{\mathrm{dT}}*\frac{1}{R}$ 来计算TCR。

2.如权利要求1所述的电阻温度系数测量方法，其特征在于，测量所述第一变量I²R与温度T关系的步骤包括：

利用热盘对所述电阻加热并测量阻值R和温度T，获得该阻值与温度的关系R～T；

利用电流I对所述电阻加热并测量阻值R，获得其阻值与电流的关系R～I；以及

根据上述阻值R、电流I和温度T的对应关系确定I²R～T的关系。

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