Резисторы постоянные. Энциклопедия электроники L7805CV

Главная > Резисторы > Постоянные

Резистор постоянный – элемент, обладающий постоянным сопротивлением.

Конструкция и принцип действия

Принцип действия

Принцип действия резисторов основан на способности материалов препятствовать прохождению электрического тока.

В общем случае сопротивление проводника определяется по формуле:

, где:

- сопротивление проводника, Ом;

- удельное электрическое сопротивление проводника, Ом·м;

- длина проводника, м;

– площадь сечения проводника, м².

Формулы для определения сопротивления резисторов различных типов приведены в таблице ниже.

Тип резистора	Рисунок	Формула
Объемный
Пленочный
Проволочный

Удельное электрическое сопротивление некоторых материалов приведено в таблице.

Материал	Удельное электрическое сопротивление, 10^-8 Ом·м	Материал	Удельное электрическое сопротивление, 10^-8 Ом·м
Серебро (Ag)	1,6	Сталь	12
Медь (Cu)	1,7	Олово (Sn)	12
Золото (Au)	2,4	Тантал (Ta)	13,5
Алюминий (Al)	2,8	Свинец (Pb)	20,8
Вольфрам (W)	5,5	Константан	42
Молибден (Mo)	5,7	Титан (Ti)	42
Никель (Ni)	7,3	Нихром	108
Платина (Pt)	10,5	Графит (C)	800

Конструкция пленочных резисторов

1 - цилиндрическое основание; 2 - резистивный слой; 3 - воздушные промежутки; 4 - контактный узел; 5 - проволочный вывод; 6 - защитное покрытие.

Конструкция пленочных резисторов состоит из: цилиндрического основания 1, резистивного материала 2 (резистивный слой), контактных узлов 4, выводов 5 и защитного покрытия 6. В качестве основания используется керамическая трубка или цилиндр. На основание наносят резистивный слой (напылением или испарением).

Выводы соединяются с резистивным слоем с помощью латунных колпачков, которые надеваются на концы керамической трубки. Защитное покрытие предохраняет резистивный слой от воздействия внешней среды.

Для увеличения сопротивления на пленочных резисторах нарезают изолирующие полосы в виде спирали 3 или продольных канавок. Также применят способ уменьшения толщины. Наиболее оптимальным является нарезание спирали, так как этот способ самый простой и позволяет получать резисторы с широким диапазоном сопротивлений и стабильными харектеристиками (за счет большой толщины пленки).

Пленочный резистор со снятым защитным покрытием

При производстве пленочных резисторов применяют нижеперечисленные материалы.

Углеродистые и боруглеродистые резисторы

Резистивный слой углеродистых резисторов представляет собой пленку пиролитического углерода. Пленка образуется при разложении углеводородов в вакууме или в среде с инертным газом при высокой температуре (900…1000 °C). При производстве чаще всего используют гептан (C₇H₁₆).

Металлопленочные

Резистивный слой металлопленочных резисторов представляет собой тонкую пленку специального сплава или металла. Пленка наносится на изоляционное основание методом вакуумного испарения или катодного напыления. Наиболее часто применяются следующие металлы: вольфрам (W), хром (Cr), Титан (Ti), тантал (Ta).

Металлокоисные

Резистивный слой металлоокисных резисторов представляет собой тонкую пленку жаропрочных окислов металлов: SnO₂, Sb₂O₃, ZnO₂. Наибольшее распространение получили резисторы на основе двуокиси олова SnO₂.

Металлоокисные резисторы по своим характеристикам похожи на металлопленочные.

Композиционные

Резистивный слой композиционных углеродистых резисторов представляет собой соединение графита или сажи с органической или неорганической связкой (фенольные и эфирные смолы или лак), наполнителем, пластификатором и отвердителем. Резистивный слой наносят на диэлектрическое основание путем погружения в жидкий композиционный материал.

Композиционные керамические резисторы (керметные резисторы) получают нанесением методом трафаретной печати специальной пасты на керамическое основание. Паста представляет собой смесь порошков металла и керамических материалов. Сформированная заготовка подвергается термическому воздействию в печи при температуре 700-900 °C.

Конструкция проволочных резисторов

1 - цилиндрическое основание; 2 - контактный узел; 3 - проволочный вывод; 4 - проволока; 5 - изолирующее покрытие; 6 - защитная оболочка.

Резистивный слой проволочных резисторов образован проволокой из металла, который обладает высоким сопротивлением (нихром, консантам). Проволока 4 наматывается на диэлектрическое основание 1 и приваривается к контактным узлам 2. Выводы резистора 3 привариваются к контактным узлам. Сверху на проволоку наносится изолирующее покрытие 5. Изолирующее покрытие покрывается защитной оболочкой 6 (например алимевой).

Часто встречаются зарубежные проволочные резисторы прямоугольной формы. Оболочка выполняется из пластика внутри которой размещаются диэлектрическое основание, проволока и контактные узлы. Свободное пространство внутри оболочки заполняется керамическим сыпучим материалом, который затем затвердевает.

Из-за конструктивных особенностей проволочные резисторы получили распространение в качестве прецизионных и мощных резисторов.

Мощный (7 Вт) проволочный резистор в керамическом корпусе

Конструкция объемных резисторов

1 - резистивный слой; 2 - проволочный вывод; 3 - диэлектрический слой; 4 - защитная оболочка.

Объемные резисторы относятся к композиционным. Резистивный слой 1 является смесью нескольких компонентов. При производстве смешивают проводящий компонент (графит или сажа) с органическими или неорганическими связующими компонентами (фенольные и эфирные смолы), наполнителем, пластификатором и отвердителем. В процессе смешивания можно получить материал с широким диапазоном удельных сопротивлений (10^-2 – 10¹¹ Ом·м). После смешивания получившийся материал прессуют. Для повышения механической прочности дополнительно производят обжиг полученных заготовок. Резистивный слой соединяется выводами 2, покрывается диэлектрическим слоем 3 и защитной оболочкой 4.

Конструкция фольговых резисторов

Резистивный элемент металлофольговых резисторов представляет собой тонкую фольгу (толщина 2-10 мкм). Фольга приклеивается к диэлектрическому основанию. Номинальное значение сопротивления получается путем создания особого рисунка с помощью фотолитографии. Резистивный элемент покрывается герметизирующим составом и помещается в металлический корпус. К резистивному элементу дополнительно припаивают электрические выводы. Главной особенностью металлофольговых резисторов является очень низкий ТКС. Возникает это за счет особенности конструкции данного типа резисторов – проявляется эффект термокомпенсации.

Не менее важной особенностью является возможность точной подгонки номинального сопротивления. Подгонка осуществляется отрезанием определенных секций резистовного элемента.

Благодаря особенностям конструкции металлофольговые резисторы нашли применение как прецизионные резисторы.

Сравнение резисторов в зависимости от материала

Сравнительная характеристика резисторов в зависимости от материалов и технологии производства приведена в таблице:

Тип резистора	Достоинства	Недостатки
Углеродистые и боруглеродистые	Высокая стабильность параметров Низкий ТКС (всегда отрицательный) Стойкость к импульсным нагрузкам
Металлопленочные	Высокая термостойкость Малый уровень собственных шумов Широкий диапазон номинальных сопротивлений Высокая стабильность параметров	Малая устойчивость к импульсным нагрузкам
Металлоокисные	Высокая термостойкость Стойкость к химическому воздействую Низкий ТКС
Композиционные углеродистые	Простота изготовления Низкая стоимость Произвольная форма элемента Высокая надежность	Высокий уровень собственных шумов Параметры зависят от температуры и влажности Параметры зависят от частоты
Композиционные керамические	Дешевизна Малая индуктивность Произвольные размеры и форма элемента	Низкая точность
Проволочные	Возможность изготовления с маленькой погрешностью Большая рассеиваемая мощность Малый температурный коэффициент Малый уровень собственных шумов	Большая индуктивность (рекомендуется применять только на частотах до 50 Гц)