眾所周知，電子系統(tǒng)的內部噪聲是制約其性能、質量和可靠性的關鍵因素之一。噪聲的大小決定了系統(tǒng)的分辨率和可檢測最小信號幅度。而分立元件，以電阻器為代表，是系統(tǒng)噪聲的主要來源之一。在一些高端精密設備上，如發(fā)燒友音箱、精密電橋等等，要求電阻具有極低的噪聲水平。

電阻器總噪聲由多個成分組成，與信號檢測密切相關的主要是熱噪聲(Thermal noise)和電流噪聲(Current noise)。

熱噪聲，起源于晶體中載流子的隨機熱運動。對于電阻器件，其熱噪聲只與阻值和溫度有關，噪聲功率譜表達式：

ST=4kTR

(玻爾茲曼常數(shù)k=1.38×10-23, T為絕對溫度，R為電阻值)

當電阻的阻值和溫度相同，任何工藝類型的電阻器的熱噪聲量級均相同。

電流噪聲，是電阻噪聲主要貢獻者，也是我們研究的主要對象。它指載流子在外加電場作用下定向運動，并不斷遭到晶粒邊界與缺陷的阻擋與散射，產生載流子的阻滯效應，宏觀上引起電壓漲落的現(xiàn)象。其噪聲功率譜密度：

（K為取決于電阻元件材料及其制造工藝的參數(shù)，I為通過電阻的直流電流，R為電阻阻值，f為頻率）

可以看出電阻的材料與制程工藝對電流噪聲的影響巨大。

電阻材料晶粒越小、缺陷數(shù)量與雜志濃度越低，那么其電流噪聲也越低。在國際上，常用電流噪聲系數(shù)(Noise Index)來描述不同電阻工藝的電流噪聲水平：

電阻兩端每一伏特直流電壓在十倍頻程內產生的均方根噪聲電壓(μV)的對數(shù)值，用dB表示；

u是十進位帶寬上的均方根噪聲電壓VRMS（噪聲電壓有效值），而U是電阻器上的直流電壓降。

市場上，不同類型的電阻，其電阻電流噪聲水平不同：

① 基于復合電阻材料(如碳和厚膜)的電阻器的電流噪聲等級最高。這是由于這些電阻元件材料的顯著非均質性造成的。這些復合材料中的導電路徑是由隔離矩陣中相互接觸的導電粒子形成的。當電流流經這些“接觸位置”中的不穩(wěn)定接觸點時，它們便產生噪聲。

② 薄膜電阻具有相當強的均質結構，因此噪聲較低。電阻薄膜是通過在陶瓷基板上蒸發(fā)或者噴濺電阻材料而形成。在制程上，通過選擇平滑基片材料，調整濺射工藝，把控濺射材料的鈍度，通?？梢源蟠鬁p少濺射薄膜中的缺陷數(shù)量與雜質濃度。

③ 箔電阻通過真空熔煉鎳鉻合金，并多少冷軋成箔片，經過熱處理的箔片貼在陶瓷板上。相比于濺射的鎳鉻薄膜，箔片晶格更加均勻整齊，大大降低了噪聲產生的幾率。

下列為不同工藝電阻噪聲水平對比圖：

開步電子PZFR系列箔電阻，噪聲水平在-42dB。

我們以繞線電阻為例，當電路中有直流電流經過非線繞電阻時，就有一種有別于熱噪聲的所謂電流噪聲電動勢出現(xiàn)。電阻的電流噪聲電動勢和電阻兩端的直流電壓大體上成正比，而其功譜密度則和頻率成反比。由于人們很難從測量系統(tǒng)中排除被測電阻的熱噪聲和放大器的內部噪聲對電流噪聲測量的干擾，為了測定電流噪聲電動勢，就必須測得測量系統(tǒng)的系統(tǒng)噪聲，即被測電阻的熱噪聲和噪聲放大器的內部噪聲。

電阻的戴維寧噪聲模型由噪聲電壓源和純電阻構成

電阻的噪聲大小其實牽扯很多因素，通常與電阻的噪聲和電阻的電流噪聲電動勢、電阻的材料、結構和工藝等復雜因素有關，這些因素都是電阻產生噪聲的原因之一。出于此類因素，很多研發(fā)電阻公司在解決電阻噪聲問題上都有不同的設計方案，而目前C&B開步電子針對不同行業(yè)研發(fā)不同工藝的電阻器，加大對電阻材料和技術的研發(fā)力度，使得高精密電阻器的噪聲都會降低到一定的水平。

目前眾多電阻噪聲測量設備都可以對電阻進行噪聲測試，通過測量活動電阻的電流噪聲和其他數(shù)據(jù)信息，所得的測量數(shù)據(jù)可以精準的反饋電阻的性能。另一方面電阻噪聲的大小也反應出電阻的工業(yè)制作水平，與傳統(tǒng)電阻相比而言高端精密電阻器的噪聲就非常小，其實是精密電阻器在工藝上、材料、設計結構方面進行了優(yōu)化處理，這種類型的精密電阻器噪聲非常小，很大程度上滿足了很多高端儀器對電阻噪聲小的精密電阻器的需求。

開步電子與電阻技術

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