NiCr-Präzisionswiderstandslegierungen sind Legierungen für den Einsatz in der Elektrotechnik zur Herstellung von Präzisions- und Leistungswiderständen. Sie werden verwendet in Messwiderständen, die in höherem Maße langzeit- und temperaturstabil sind als die preiswerteren Kohleschicht- und Metallschichtwiderstände, und in Drahtwiderständen, die in höherem Maße belastbar sind.

Eigenschaften

NiCr-Präzisionswiderstandslegierungen enthalten einen Nickelanteil von etwa 75 %, einem Chromanteil von etwa 20 %, etwa 3 % Aluminium und weitere Zusätze wie Silicium, Eisen, Mangan, Kupfer oder Kobalt, wodurch die Legierungen eine nur geringe Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstandes aufweisen. Zu Drähten gezogen werden sie zu präzisen Drahtwiderständen aufgewickelt, alternativ aus Bändern zu einem Shunt zusammengesetzt. Die Legierungen werden von verschiedenen Herstellen unter jeweils eigenen Markennamen (wie Isaohm, Evanohm, Nikrothal) mit etwas unterschiedlichen Zusammensetzungen und Eigenschaften angeboten, ihre Entwicklung begann in den 1940er Jahren. Eine Theorie zur Temperaturabhängigkeit des Widerstandes wurde in den 1970er Jahren entwickelt.

Die Widerstandslegierungen weisen einen spezifischen Widerstand von rund 1,33 μΩ·m auf und erreichen einen Temperaturkoeffizienten von ±5 ppm/K in einem Temperaturbereich von −55 bis 150 °C; in einem eingeschränkten Temperaturbereich sind auch ±1 ppm/K realisierbar. Der extrem kleine Temperaturkoeffizient (TK) des Widerstands ergibt sich dadurch, dass der für Metalle typische positive TK bei einer Temperatur von etwa 20…40 °C in einen negativen TK übergeht, so dass sich in der Kurve ${\displaystyle R(T)}$ über die Temperatur ${\displaystyle T}$ ein flaches Maximum ausbildet. Der an dieser Stelle etwa parabelförmige Kurvenverlauf kann durch eine quadratische Funktion angenähert werden, mit einem Koeffizienten von −0,003 ppm/K² im Fall von Evanohm S nach einem Tempern des Widerstandsdrahtes. In Widerständen lässt sich der Temperaturkoeffizient konstruktiv weiter reduzieren, indem das Legierungsmaterial als Folie oder Film auf einen Träger aufgebracht wird, dessen abweichende temperaturbedingte Ausdehnung zu einer temperaturabhängigen Verspannung des Widerstandsmaterial führt und damit der Temperaturänderung des Widerstands entgegenwirkt (Diese Erkenntnis führte zur Gründung der Firma Vishay.).

Bei Verwendung für hochpräzise Widerstände liegt die maximale Anwendungstemperatur an Luft bei 200…250 °C und sie übertreffen darin, im konstanteren Widerstandsverlauf wie auch im höheren spezifischen Widerstand andere Widerstandslegierungen wie Konstantan, Manganin und Zeranin, die in der chemischen Zusammensetzung einen hohen Kupferanteil aufweisen. Alle genannten Widerstandslegierungen mit Ausnahme von Konstantan weisen einen kleinen Seebeck-Koeffizienten gegenüber Kupfer im Bereich von 1 µV/K auf.

Legierungsübersicht

Einzelnachweise