薄膜電阻與厚膜電阻都是透過在耐熱基板的表面，塗覆一層薄膜狀的電阻材料而形成的電阻元件。本文詳細比較了薄膜電阻和厚膜電阻在特性上的差異，包括精度和功率、電流雜訊、溫度係數TCR等，為工程師的選型應用提供指南。
薄膜電阻與厚膜電阻的共同特徵在於，透過在耐熱基板的表面，塗覆一層薄膜狀的電阻材料而形成的電阻元件。薄膜與厚膜最直觀的差異就是這層“膜”（導電層）的厚度，厚膜電阻膜的厚度可以是薄膜電阻的上千倍。
但是單單理解到“膜”（導電層）的厚度的差異，在我們在設計電路以及選擇電阻時，依舊不知道該怎麼下手。今天就從三個方面：精度與功率、電流雜訊、溫度係數，來把薄膜電阻與厚膜電阻的差異給講清楚。
精度與功率上的差異
概括來說：
薄膜，主要針對精度而設計。
厚膜，主要針對功率而設計。
圖1：薄膜電阻與厚膜電阻，在半透明外殼下呈現的圖案
薄膜電阻是用真空法澱積導電層，稱為濺鍍。這在陶瓷基板上形成一個薄而均勻的層，只有幾微米厚。然後，該層將經歷光刻或雷射蝕刻的過程。這決定了電阻值的精確度，容差極為精細，可低至0.01%，這樣的精度才使薄膜電阻如此有用。
厚膜電阻的導電層以漿的形式印製在陶瓷基板上，其厚度可以是薄膜電阻導電層的上千倍。這樣的厚度在處理高功率應用時具有性能優勢，而且製造成本也明顯低於薄膜電阻。然而，它在功率方面的優勢卻也使得其可預測性和精確性降低，容差可能高達 5%。
然後隨著薄膜電阻的發展，現在薄膜電阻與厚膜電阻功率上的差距越來越小，這折射出薄膜電阻的性能改進。
舉個例子：TE的RN73系列的0805型電阻，根據規格手冊，其額定功率為 0.1W（RN73系列規格手冊）。
TE的新款RP73P系列的0805型電阻，根據規格手冊，其額定功率可以達到0.25WC
RP73P 系列規格手冊）。
電流雜訊上的差異
電流雜訊是我們不希望的寬頻譜訊號，可以疊加在任何有用的訊號上，包括DC直流訊號。與其他被動元件一樣，電阻也是不同程度的雜訊源，具體取決於電阻值、溫度、施加電壓和電阻類型。
概括來說：薄膜電阻比厚膜電阻在電流雜訊上更有優勢。
薄膜電阻與厚膜電阻的電流雜訊比較
下面我們以Yageo RC電阻舉例，從微觀結構角度上，更好的說明了薄膜電阻與厚膜電阻在電流雜訊上的區別。
圖2：薄膜電阻和厚膜電阻結構的差異（圖片來源：Yageo）
對於薄膜電阻，如上圖所示，從薄膜電阻的電阻層的微觀結構來看，只有金屬顆粒堆疊在一起形成精細的金屬膜。當電子在導電金屬層中移動時，它們可以從一個或多個導電晶格轉移到另一個晶格，並在沒有任何阻礙的情況下形成電流，這有助於防止雜訊產生。
對於厚膜電阻，如上圖所示，電阻層的材料由金屬和玻璃材料製成。玻璃材料是不導電的，所以電子不能穿過玻璃顆粒。電流的方向因這些玻璃顆粒而改變，並成為電流雜訊的來源。
薄膜電阻和厚膜電阻的雜訊測量結果
下圖是薄膜電阻和厚膜電阻的雜訊測量結果（資料來源於Yageo）。在不同頻率的雜訊水平下，薄膜電阻比厚膜電阻有更低的電流雜訊。
圖3：薄膜電阻和厚膜電阻的雜訊差異（圖片來源：Yageo）
對於一些音訊放大電路，薄膜電阻的低電流雜訊特性是的一個比較理想的方案，因為這類電路需要較低的失真，才能達到較高的音質。
更多內容請參考：Vishay：高階音訊應用選擇電阻（http://www.vishaypg.com/docs/49997/49997.pdf）
小祕訣：不同電阻的成分差異
碳膜電阻的尺寸通常較大，功率較小，公差較大，溫度係數也大，另外在高溫下會產生雜訊。從好的方面來說，它們比大多數電阻便宜，而且通常在更高的頻率下表現得很好。
陶瓷電阻具有較高的溫度係數，中等工作溫度範圍，通常比大多數電阻昂貴。
金屬元素電阻常用於電流感測中。它們精度高，阻值和公差都比較低。
金屬薄膜電阻具有良好的溫度穩定性，低雜訊，阻值範圍寬、公差小。
金屬氧化物薄膜電阻跟金屬薄膜電阻非常相似，但它們能更有效地承受突波電流，並承受更高的溫度等級。
厚膜電阻具有雜訊、突波容限低、溫度穩定性好、額定電壓高的特點。它們具有多種阻值。
薄膜電阻具有低雜訊、高壽命穩定性、低溫度係數和高阻值等特點。
繞線電阻適用於大功率、大電流應用場合。另一方面，它們雜訊高，電阻值低。無感選項也可用。
如果您正在尋找最廣泛的阻值範圍，厚膜或薄膜電阻將是您的最佳選擇。如果是高功率應用場景，薄膜和厚膜電阻值得考慮。
更多與小秘訣相關的內容，可參見：電阻的成分差異（https://www.digikey.cn/zh/forum/t/topic/336）
溫度係數TCR上的差異
與任何電路一樣，電阻的特性也會隨溫度而變化，因此溫度的任何變化均會影響性能。所有電阻均會將不需要的電能轉化為熱量；所有電阻也都具有電阻溫度係數（TCR），用來描述電阻如何隨溫度的變化而變化。
什麼是溫度係數TCR？
電阻的溫度係數，闡述了觀察到的阻值如何隨電阻溫度的變化而變化。溫度係數通常以ppm（百萬分之一）每攝氏度為單位給出，與使用%/°C的單位相比，這節省了大量小數點後的零。數值可能是正的，也可能是負的，分別表示與溫度的正相關或負相關。這是一個總結數字，通常以範圍或限制最大值的形式給出，而實際電阻阻值不一定會線性變化。
計算公式：
t1= +25 °C或特定室溫
t2= –55 °C 或 +125 °C測試問題
R1=參考溫度下的阻值
R2=測試溫度下的阻值
概括來說：薄膜比厚膜電阻在溫度係數TCR上更有優勢。
薄膜電阻與厚膜電阻溫度係數TCR比較
薄膜工藝製造的元件具有非常穩定的電阻，電阻隨溫度變化很小。與厚膜電阻的印刷工藝相比，透過濺鍍的金屬電阻層允許薄膜電阻具有低TCR。
此外，由於薄膜電阻層和厚膜電阻層的成分之間的固有差異，薄膜電阻的電流雜訊也低於厚膜電阻。
我們以Yageo的RT系列薄膜電阻以及RC系列厚膜電阻舉例：
RC0805，厚膜，0805，TCR的範圍±100ppm/℃到±300ppm/℃（RC0805規格手冊）。
RT0805，薄膜，0805，TCR的範圍±5ppm/℃到±50ppm/℃（RT0805規格手冊）。
圖5 ：Yageo薄膜電阻與厚膜電阻的TCR比較（圖片來源：Yageo）
更多內容請參考：Yageo：高精度薄膜電阻在低電流雜訊中的應用: https://www.yageo.com/upload/website/yageo_RT_whitepaper_final_21072213_521.pdf
DigiKey薄膜與厚膜電阻產品
DigiKey網站有不同品牌的薄膜電阻與厚膜電阻，提供豐富的參數篩選項，如成分、溫度係數等各種參數。工程師可以根據應用要求和參數來挑選合適的電阻。
圖6：DigiKey網站提供豐富的參數篩選項
本文小結
新材料和製造工藝的改進，讓製造商能夠在不犧牲精度的同時，提高薄膜電阻的能力。儘管厚膜電阻在大規模生產應用以及功率至關重要的應用中，始終佔有一席之地，但隨著薄膜技術的進步，設計人員能夠在更廣泛的應用中獲得更精確可靠的結果。
