主题：【转帖】高阻电阻介绍

这是在38度发烧论坛看到的。
由于在一些分析仪器上比如气相色谱的FID检测电路，就有这种高阻。所以转了一下。

高阻电阻

1、高阻的意义
弱电流的产生离不开高阻做采样，弱电流的测试也需要高阻作为反馈电阻。同样，测试高阻的时候，也同样需要微电流计。高阻与微弱电流就是这样紧密联系在一起的。

常见的电阻阻值范围是1欧到10M，达到几十M、100M，就可以认为是高阻了。
更高的电阻，用M来表示已经不够，就需要用G来表示，1G=1000M，这个与硬盘的容量的表示方法是一样的
有的时候用G表示也不够了，我们就用T来表示，1T=1000G=1E12。

2、高阻的特点
最简单的弱电流测试，就是让弱电流流过一个高阻电阻，然后测试这个高阻上的压降。
例如我们如果有个10G（也就是10,000M）的电阻，那么1pA的电流流过，就能产生10mV的电压，就很有可能测量出来。
同样，假设我们要产生一个1pA的电流，也可以先得到10mV的电压，再加上一个10G的电阻就可以了。
当要求的测试的电流越小，或者想产生更小的电流，就要求电阻的阻值越高，100G、1T的电阻也是经常能见到的。
显然，电流的测试精度和产生精度直接取决于电阻的精度，所以这就对这些高阻提出了更高的要求。

我们知道，最好的电阻材料是金属，也就是金属箔电阻、线绕电阻所用的材料。但是，金属的电导率比较好，一旦电阻超过一定数值，就需要很细（比头发丝细得多）、很长（至少几公里）的线，这就不现实了。所以，高阻电阻都是采用电阻率超高的材料，例如金属氧化膜、有机材料。这些材料的温度系数很难找到好的，而且稳定性也很难做好，成为高阻电阻的一个挑战。

上面说了，要想得到精确的电流，或者能精确的测试微小电流，就需要高精度的高阻。而恰恰是高阻电阻很难做到精确，所以微小电流的发生和测试，都不那么精确。
高阻除了温度系数比较大、老化比较大以外，还有几个难于克服的弱点：
a、湿度系数大。这主要原因在于很多电阻材料容易吸湿，而少许的吸湿就将大比例的改变高阻。另外，尽管很多高阻采取了密封措施，但表面泄露经常是更危险的，表面的脏污加上潮是，将彻底毁掉一个高阻。
b、电压系数大。所谓电压系数，就是在不同电压下电阻是不同的。也就是说，在高阻的场合下，电流-电压曲线出现了非线性，不太遵从欧姆定律了。每变化1V，电阻可能改变几ppm、几十ppm甚至更多。越高的阻值这种现象越明显。
c、响应时间很慢。这主要是分布电容造成的。如果有个10T的电阻，在10pF的分布电容下，时间常数就是不可思议的τ=100秒！而一般的测试都要等待3τ时间。因此，除非采取特殊措施，否则在T级别的电阻下，就必须忍耐超常的测试时间。

3、高阻的使用
鉴于此类原因，我们还在可能的情况下，尽量避免高阻的采用。能降低一个级别，就能提高一级性能。比如能采用1G的场合，就不用10G。aRKG)
要达到这一点，在电流发生的场合，就要减少电压。例如本来10pA的电流可以采用1V和100G来产生，要是降低标准电压到0.1V，那么只要10G就可以同样产生10pA电流。要是降低到10mV，那么只需要1G电阻了。
同样，在电流的检测和反馈电路，本来10pA在100G上可以产生1V的电压。假设我们把这个满度电压降低到0.1V，就可以把电阻降低到1/10为10G
当然，降低电压就需要放大器的Vos更小，也对调零电路、补偿电路提出更高的要求。

值得注意的是，高阻往往与高压联系在一起的。原因是高压的发生、测试，都要求高阻；而高阻的测试，往往要用到高压。
但是，一旦到了弱小电流领域，对高压、耐压就没什么要求，只要求体积小、性能好。只不过很多高阻为了照顾在高压下的表现，要兼顾两个方面的需求。一旦涉及高压，电阻的体积就比较大。即便不涉及高压的高阻，体积大点也容易做出。

4、虚拟高阻：模拟大电阻
高精度实物高阻很难做，因此可以采用有源技术模拟出大电阻来。

5、常见的实物高阻

这个是国产的100M氧化膜电阻，特点是廉价，但温度系数非常之大，根本不能用于精密场合
 

这个是日本的100M电阻，随手在日本买的（每只100日元），温度系数很小，30ppm级别


国产RHZ合成膜电阻。阻值范围很宽，特性一般，体积较大


这是常见的国产真空电阻。内部也是合成膜的，温度系数一般，但由于彻底隔绝外界，因此稳定性不错的，也不受湿度变化的影响。


Dale的真空电阻，30G的


HSK瓷管高阻。10T非常大了，所以能做到5%也很不容易。与玻璃比，瓷管密封的也是相当不错的

 

日本的RHnHVS，指标还不错，都是1%。阻值是1-3.33-10步进的，从1M一直到1T，是某模拟高阻表上拆下来的
最大的1T的，温度系数指标是<0.1%/C，即<1000ppm/C。


这是617内部的330G电阻，蓝色的涂层估计是防潮的