量子电阻测量中的次级电阻基准

2019-09-30 08:40

使用的产品：

VHA518－11， K－foil， 12K9 Ohm，密封四脚电阻

VHA518－11， K－foil， 6K45 Ohm，密封四脚电阻

面对的挑战：

量子霍尔电阻（QHR）标准是国际认可的电阻的初级量子标准，其阻值为12．9 KΩ和6．45 KΩ。作为次级电阻基准，VSL需要一些高品质的电阻来接近QHR值，它们需要具备四脚结构、低噪声、对环境应力不敏感（低温度系数、不受相对湿度影响），具备卓越的长期稳定性等特点。

解决方案：

选择威世精密箔电阻公司的VHA518－11超精密次级标准电阻，因为将11个电阻集成到一个单独的壳体中可以使其获得比单个电阻更低的温度系数和更好的长期稳定性。此外该元件是四脚结构，并被很好的密封并且填充了油，以便减少温度骤变对阻值产生的影响，并且消除了湿度的影响。

量子电阻测量中的次级电阻基准

图1：VSL 量子霍尔电阻标准

使用者反馈：

测试VHA518－11的温度系数时，将其安装在一个封闭的恒温箱内（29．00 ± 0．02°C）以便进一步减少电阻温度系数的影响。接下来的五年它们将会与量子霍尔电阻一同被测量。

测量结果在下图中给出。由图可以看出两个VHA518－11电阻在18 °C – 28 °C这个温度范围内的实际温飘不到0．5ppm／℃，二阶温度系数Beta也非常小——见插图中的两个数值。当温度在－55 °C – 125 °C这个范围时，温飘低于规格标定的2ppm／℃。

量子电阻测量中的次级电阻基准

图2：阻值为12k9欧姆的VHA518－11电阻阻值随时间变化

12K9的电阻的总变化量在30 ppm （0．003 ％）以内，等于实验开始时所需的标称值，图表显示出在5．5年的时间跨度内，阻值变化的差值仅稍稍超过2ppm（0．0002 ％）。最初五年的漂移值与二次方程的变化非常接近，相对于漂移线仅有一个低于0．1ppm的变化量。

6K45的电阻的总变化量在10ppm （0．001 ％）以内，等于实验开始时所需的名义值，图表显示出了5．5年的时间跨度内，阻值变化的差值为11ppm。这个漂移值显得更大了一些，但是比12K9的阻值变化曲线看起来更加线性。

量子电阻测量中的次级电阻基准

图3：阻值为6K45欧姆的VHA518－11电阻阻值随时间变化

“威世精密箔电阻公司的VHA518－11密封电阻经过了五年的检测，证实了其长期漂移特性。低于0．5ppm／摄氏度的实际温飘和好于2ppm／年的长期漂移。使得VHA518－11成为了非常适合量子霍尔电阻测量、并且非常合算的次级电阻标准”

致谢：

VSL是荷兰国家计量学会（NMI），承担着发展和维持荷兰最高水平的测量基准的责任。这一任务中很重要的一部分就是为荷兰的工业和研究机构的电子领域提供测量服务。

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