3.1.3. Сплавы высокого сопротивления

Сплавы высокого сопротивления используются для электроизмерительных приборов, образцовых резисторов, электронагревательных элементов и др. Наибольшее распространение получили сплавы на медной основе - манганин и константан, а также хромо-никелевые и железо-хромо-алюминиевые сплавы. Их основные свойства приведены в табл.2.1.

Таблица 2.1

Электрофизические свойства сплавов высокого сопротивления

Сплав	Состав, %					Свойства
	Cu	Mn	Ni	Cr	Al	d ∙10-3, кг/м3	ρ, мкОм м	αρ ∙106, К-1	Макс Траб,ОС
Манганин	86	12	2			8,4	0,42-0,48	5-30	150-250
Константан	60		40			8,9	0,48-0,52	-5-(+25)	450-500
Нихромы Х15Н60* Х20Н80*		1,5 1,5	55-61 75-78	15-18 20-23		8,2 7,3	1,0-1,2 1,0-1,1	100-200 100-200	1050 1150
Фехраль Х13Ю4*		0,7	0,6	12-15	3.5-5,5	7,3	1,2-1,3	100-120	950
Хромаль Х23Ю5*		0,7	0,6	22-25	4,5-5,5	7,1	1,3-1,5	65-70	1150

* - остальное железо

Манганин хорошо вытягивается в тонкую проволоку до диаметра 0,02 мм. Из него изготовляют также ленту толщиной 0,01-1 мм и шириной 10-300 мм. Константан хорошо поддается обработке, его можно протягивать в проволоку и прокатывать в ленту тех же размеров, что и манганин. Константан применяют для реостатов и электронагревательных элементов в тех случаях, когда рабочая температура не превышает 450^ОС, для изготовления термопар до нескольких сотен градусов. При использовании константана в измерительных схемах в паре с медью и железом возникает большая термо-ЭДС, что может явиться источником ошибок, особенно при нулевых измерениях в мостовых и потенциометрических схемах.

Хромо-никелевые сплавы (нихромы) в виде проволоки диаметром и ленты используют для нагревательных элементов. Пленки нихрома Х20Н80, нанесенные термическим вакуумным испарением и конденсацией на подложках, нашли применение в микроэлектронике в качестве резисторов в микросхемах. При этом получают сопротивление R_ = 50-300 Ом, α_ρ от -3∙10^-4 до +2∙10^-4 К^-1. Допустимая мощность рассеяния Р_доп = 1,0 Вт/см².

Железо-хромо-алюминиевые сплавы (фехраль, хромаль) являются более дешевыми сплавами, применяющимися для мощных электронагревательных устройств и промышленных печей, но они более тверды и хрупки, с трудом вытягиваются в проволоки и ленты.

Широкое распространение в микроэлектронике нашли резистивные сплавы, содержащие кремний. Сплав РС-37-10 (36,5-39,5% Cr, 8-11% Ni0 применяют для изготовления тонкопленочных резисторов в микросхемах общего и частного назначения. Сплав РС-30-01 (28-32% Cr, 0,7-1,8% Fe) – для получения прецизионных тонкопленочных резисторов. Многокомпонентные резистивные сплавы МЛТ для тонкопленочных резисторов содержат Si, Fe, Cr, Ni, Al, W, а некоторые и лантаноиды, обладают высокой стойкостью к окислению и воздействию химически активных сред. Пленки сплавов МЛТ различных номеров при толщине 0,1-1,0 мкм позволяют получить R_ = 100-20000 Ом и α_ρ = (-2,5-+4)∙10^-4К^-1. Удельное сопротивление монолитных сплавов составляет 100-300 мкОм∙м, температурный коэффициент приблизительно 7∙10^-4К^-1. Двухкомпонентными материалами, содержащими кремний, для тонкопленочных резисторов ИС служат дисилициды молибдена и хрома и сплавы кремния и хрома.

Для изготовления термопар применяют: копель (56 % Cu, 44 % Ni); алюмель (95 % Ni, Al, Si и Mg); хромель (90 % Ni, 10 % Cr); платинородий (90 % Pt, 10 % Rh). Измеряемые температуры: платина-платинородий до 1700^ОС; медь-константан и медь-копель до 450^ОС; железо-константан, железо-копель и хромель-копель до 700^ОС; хромель-алюмель до 950-1150^ОС.