Резистор (англ. resistor от лат. resisto - сопротивляюсь) -один из самых распространенных радиоэлементов. Даже в простом транзисторном приемнике число резисторов достигает нескольких десятков, а в современном теле-иизоре их не менее двух-трех сотен. Резисторы используют в качестве нагрузочных и токоограничительных элементов, делителей напряжения, добавочных сопротивлений и шунтов в измерительных цепях и т. д.
Основным параметром резистора является сопротивление , характеризующее его способность препятствовать протеканию электрического тока. Сопротивление измеряется в омах, килоомах (тысяча Ом) и мегаомах (1 000000 Ом).
Постоянные резисторы . Вначале резисторы изображали на схемах в виде лпманой линии - меандра (рис. 41,а, б), которая обозначала высокоомный прокол, намотанный на изоляционный каркас. По мере усложнения радиоприборов число резисторов в них увеличивалось, и, чтобы облегчить начертание, их с шли изображать на схемах в виде зубчатой линии (рис. 41,в). На смену этому символу пришел символ в виде прямоугольника (рис. 41,г), который стали применять для обозначения любого резистора, независимо от его конструк-i и пи их особенностей.
Нимннальную мощность рассеяния резистора (от 0,05 до 5 Вт) обозначают специальными знаками, помещаемыми внутри символа (рис. 42). Заметим, мм ни таки не должны касаться контура условного обозначения резистора.
На принципиальной схеме номинальное сопротивление резистора указывают рядом с условным обозначением (рис. 43). Согласно ГОСТ 2.702-7S сопротивлении от 0 до 999 Ом указывают числом без единицы измерения (2,2; 33, 120…), от 1 до 999 кОм - числом с бумвой к (47 к, 220 к, 910к и т. д.),свыше 1 мегаома - числом с буквой М (1 М, 3,6М и т. д.).
На резисторах отечественного производства номинальное сопротивление, допускаемое отклонение от него, а если позволяют размеры, и номинальную мощность рассеяния указывают в виде полного или сокращенного (кодированного) обозначения. Согласно ГОСТ 11076-69 единицы сопротивления в кодированной системе обозначают буквами Е (ом), К (килоом) и М (мегаом). Так, резисторы сопротивлением 47 Ом маркируют 47Е, 75 Ом -75Е, 12 кОм - 12К, 82 кОм -82К и т. д. Сопротивления от 100 до 1000 Ом и от 100 до 1000 кОм выражают в долях килоома и мегаома соответственно, причем на месте нуля и запятой ставят соответствующую единицу измерения: 180 Ом = 0,18 кОм = К18; 910 Ом=0,91 кОм = К91; 150 к0м=0,15 МОм=М15; 680 к0м=0,68 МОм = =М68 и т. д. Если же номинальное сопротивление выражено целым числом с дробью, то единицу измерения ставят на месте запятой: 2,2 Ом - 2Е2; 5,1 кОм -5К1; 3,3 МОм - ЗМЗ и т. д.
Кодированные буквенные обозначения установлены и для допускаемых отклонений сопротивления от номинального. Допускаемому отклонению ±1% -соответствует буква Р, ±2%-Л, ±5%-И, ±10% -С, ±20%-В. Таким образом, надпись на корпусе резистора К75И обозначает номинальное сопротивление 750 Ом с допускаемым отклонением ±5%; надпись МЗЗВ - 330 кОм ±20% и т. д.
Постоянные резисторы могут иметь один или несколько отводов от резистивного элемента. На условном обозначении такого резиетора дополнительные выводы изображают в том же порядке, как это имеет место в самом резисторе (рис. 44). При большом числе отводов длину символа допускается увеличивать.
Сопротивление постоянного резистора, как говорит само название, изменить невозможно. Поэтому, если в цепи требуется установить определенный ток или напряжение, то для этого приходится подбирать отдельные элементы цепи, которыми часто являются резисторы. Возле символов этих элементов на схемах ставят звездочку * - знак, говорящий о необходимости их подбора при настройке или регулировке.
Регулируемые резисторы , т. е. резисторы, сопротивление которых можно изменять в определенных пределах, применяют в качестве регуляторов усиления, громкости, тембра и т. д. Общее обозначение такого резистора состоит из базового символа и знака регулирования (рис. 45), причем независимо от положения символа на схеме стрелку, обозначающую регулирование, проводят в направлении снизу вверх под углом 45″. – _
Переменные резисторы , как правило, имеют минимум три вывода: от концов токопроводящего элемента и от щеточного контакта, который может перемещаться по нему. С целью уменьшения размеров и упрощения конструкции токопроводящий элемент обычно выполняют в виде незамкнутого кольца, а щеточный контакт закрепляют на валике, ось которого проходит через его центр. Таким образом, при вращении валика контакт перемещается по поверхности токопроводящего элемента, в результате сопротивление между’ ним и крайними выводами изменяется.
В непроволочных переменных резисторах обладающий сопротивлением то-копроводящий слой нанесен на подковообразную пластинку из гетинакса или текстолита (резисторы СП, СПЗ-4) или впрессован в дугообразную канавку керамического основания (резисторы СПО).
В проволочных резисторах сопротивление создается высокоомным проводом, намотанным в один слой на кольцеобразном каркасе. Для надежного соединения между обмоткой и подвижным контактом провод зачищают на глубину до четверти его диаметра, а в некоторых случаях и полируют.
Существуют две схемы включения переменных резисторов в электрическую цепь. В одном случае их используют для регулирования тока в цепи, и тогда регулируемый резистор называют реостатом, в другом - для регулирования напряжения, тогда его называют потенциометром. Показанное на рис. 45 ус-лонное графическое обозначение используют, когда необходимо изобразить реостат в общем виде.
Для регулирования тока в цепи переменный резистор можно включить диумя выводами: от щеточного контакта и одного из концов токопроводящего ле мента (рис. 46,а). Однако такое включение не всегда допустимо. Если, на-
пример, в процессе регулирования случайно нарушится соединение щеточного контакта с токопроводящим элементом, электрическая цепь ока-1 жется разомкнутой, а это может явиться причиной повреждения при
бора. Чтобы исключить такую возможность, второй вывод токопроводящего элемента соединяют с выводом щеточного контакта (рис. 46,6). В этом случае даже при нарушении соединения электрическая цепь не будет разомкнута.
Общее обозначение потенциометра (рис. 46,в) отличается от символа реостата без разрыва цепи только отсутствием соединения выводов между собой.
К переменным резисторам, применяемым в радиоэлектронной аппаратуре, часто предъявляются требования по характеру изменения сопротивления при повороте их оси. Так, для регулирования громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре необходимо, чтобы сопротивление между выводом щеточного контакта и правым (если смотреть со стороны этого контакта) выводом токопроводящего элемента изменялось по показательному (обратному логарифмическому) закону. Только в этом случае наше ухо воспринимает равномерное увеличение громкости при малых и больших уровнях сигнала. В измерительных генераторах сигналов звуковой частоты, где в качестве частотозадающих элементов часто используют переменные резисторы, также желательно, чтобы их сопротивление изменялось по логарифмическому или показательному закону. Если это условие не выполнить, шкала генератора получается неравномерной, что затрудняет точную установку частоты.
Промышленность выпускает непроволочные переменные резисторы, в основном, трех групп: А - с линейной, Б - с логарифмической и В - с обратно-логарифмической зависимостью сопротивления между правым и средним выводами от угла поворота оси ф (рис. 47,а). Резисторы группы А используют в радиотехнике наиболее широко, поэтому характеристику изменения их сопротивления на схемах обычно не указывают. Если же переменный резистор нелинейный (например, логарифмический) и это необходимо указать на схеме, символ
резистора перечеркивают знаком нелинейного регулирования, возле которого (внизу) помещают соответствующую математическую запись закона изменения.
Резисторы групп Б и В конструктивно отличаются от резисторов группы А только токопроводящим элементом: на подковку таких резисторов наносят токопроводящий слой с удельным сопротивлением, меняющимся по ее длине. В проволочных резисторах форму каркаса выбирают такой, чтобы длина витка высокоомного провода менялась по соответствующему закону (рис. 47,6).
Регулируемые резисторы имеют относительно невысокую надежность и ограниченный срок службы. Кому из владельцев радиоприемника или магнитофона не приходилось после двух-трех лет эксплуатации слышать шорохи п треоки из громкоговорителя при регулировании громкости. Причина этого неприятного явления - в нарушении контакта щетки с токопроводящим слоем или износ последнего. Поэтому, если основным требованием к переменному резистору является повышенная надежность, применяют резисторы со сту- * пенчатым регулированием. Такой резистор может быть выполнен на базе переключателя на несколько положений, к контактам которого подключены ре-, зисторы постоянного сопротивления. На схемах эти подробности не показывают, ограничиваясь изображением символа регулируемого резистора со знаком ступенчатого регулирования, а если необходимо, указывают и число ступеней (рис. 48).
Некоторые переменные резисторы изготовляют с одним, двумя и даже с тремя отводами. Такие резисторы применяют, например, в тонкомпенсиро-ванных регуляторах громкости, используемых в высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре. Отводы изображают в виде линий, отходящих от длинной стороны основного символа (рис. 49).
Для регулирования громкости, тембра, уровня записи в стереофонической аппаратуре, частоты в измерительных генераторах сигналов и т. д. применяют сдвоенные переменные резисторы, сопротивления которых изменяются одновременно при повороте общей оси (или перемещении движка). На схемах символы входящих в них резисторов стараются расположить возможно ближе друг к другу, а механическую связь показывают либо двумя сплошными ли-
представляющий собой пакет угольных шайб, изменяет свое сопротивление под действием механического усилия. Для сжатия шайб обычно используют электромагнит. Изменяя напряжение на его обмйтке, можно в больших пределах изменять степень сжатия шайб и, следовательно, сопротивление угольного столба. Используют такие резисторы в стабилизаторах и регуляторах напряжения. Условное обозначение угольного столба состоит из ба-зовцго символа резистора и знака нелинейного саморегулирования с буквой Р, которая символизирует механическое усилие - давление (рис. 53,а).
Терморезисторы , как говорит само название, .характеризуются тем, что их сопротивление изменяется под действием температуры. Токопроводящие элементы этих резисторов изготовляют из полупроводниковых материалов. Сопротивление терморезистора прямого подогрева изменяется за счет выделяющейся в нем мощности или при изменении температуры окружающей среды, а терморезистора косвенного подогрева - под действием тепла, выделяемого специальным подогревателем. Зависимость сопротивления терморезисторов от температуры имеет нелинейный характер, поэтому на схемах их изображают в виде нелинейного резистора со знаком температуры -1° (рис. 53,6, в). Знак температурного коэффициента сопротивления (положительный, если с увеличением температуры сопротивление терморезистора возрастает, и отрицательный, если оно уменьшается) указывают только в том случае, если он отрицательный (рис. 53,в). В условное обозначение терморезистора косвенного подогрева кроме знака нелинейного регулирования входит символ подогревателя, напоминающий перевернутую латинскую букву U (рис. 53,г).
Нелинейные полупроводниковые резисторы, известные под названием ва-ристоров, изменяют свое сопротивление при изменении приложенного к ним напряжения. Существуют варисторы, у которых увеличение напряжения всего в 2-3 раза сопровождается уменьшением сопротивления в несколько десятков раз. На схемах их обозначают в виде нелинейного саморегулирующегося резистора с латинской буквой U (напряжение) у излома знака саморегулирования (рис. 53,3).
В системах автоматики широко используют фоторезисторы - полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление под действием света. Условное графическое обозначение такого резистора состоит из базового символа, помещенного в круг (символ корпуса полупроводникового прибора), и знака фотоэлектрического эффекта - двух наклонных параллельных стрелок.
Литература:
В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998
Доброго времени, читатели сайта , сегодня рассмотрит тему, маркировка, расшифровка, назначение и сопротивление резисторов. С этого, с виду простого и примитивного элемента, входящего в состав любой радио схемы. Начиная с до ремонта сотового телефона. С резистора начинается изучение электротехники и электроники.
Начнём с того, что резистор относится к пассивным радиоэлементам, входящим в состав схемы. Он имеет важный параметр, называется сопротивлением. Оно, у этого элемента, может быть постоянным или переменным.
Ток, проходящий через резистор определённого сопротивления, встречает перед собой препятствие, требуемой величины. Это в свою очередь, передаст другому элементу, необходимое количество энергии. Он ограничивает ток в цепи.
Потерянная энергия на резисторе, преобразовывается в тепло, которое передаётся и рассеивается в воздух, спасая его от перегрева и выхода из строя.
Практически в каждой схеме, за редким исключением, встречается этот распространенный элемент цепи. Из прошлого абзаца, становится понятно, что резистор необходим в схемах, где нужно ограничить подходящий к элементу ток. Например, они нужны для постоянной подстройки сигналов.
Они должны быть рассчитаны на большое число оборотов, быть стойкими к износу. Яркий пример применения, регулятор громкости на музыкальном центре. Вспомните, сколько раз вы его крутили в обе стороны?
Вот ещё пример. Все видели современные . Светодиоды, очень быстро перегорают, присмотритесь к этой полосе, там последовательно каждому светодиоду устанавливается токоограничивающий резистор.
Именно он, спасает светящийся элемент, не давая всему току, пройти через него. Да же, в случае скачка напряжения, или продолжительного временного повышения напряжения, он спасёт элемент. Кстати, на месте светодиода, может находиться под защитой, любой дорогостоящий элемент или микросхема.
Основные параметры и критериями при выборе резисторов, является его номинальное сопротивление и мощность рассевания.
Их подбирают, а профессионалы рассчитывают исходя из схем включения резисторов. Как правило, для начинающих ремонтников электроники, необходимо знать последовательное и параллельное включение резисторов и обязательно уметь делать необходимые расчёты.
Единица измерения резистора, является Ом, в честь немецкого учёного по фамилии Ом. Часть элементов, имеет номиналы в тысячи и миллионы Ом, для удобства написания и произношение, их немного сократили и в место тысячи Ом, на схемах и в документации пишут 1 кОм (кило Ом). Миллион Ом в свою очередь, произносится Мега Ом, и пишется, 1 мОм.
Исходя из задач и функций, которая должна выполнять электронная схема, в них должны находиться резисторы с различным сопротивлением. Поэтому разбег в номинальных значениях, достаточно велик.
Сами представьте, резисторов на схемах бывает очень большое количество, и каждый подписывать как, мега Ом или кило Ом, просто займёт много места.
Что касается мощности рассевания, её второе название, номинальная мощность рассевания. Этим показателем, указывают допустимое значение максимальной мощности, которое элемент может долго рассевать в окружающую среду, без риска выхода из строя и стабильной работы схемы в целом. Протекающим через него значением тока.
Номиналы значений, лежат в приделах от 1 Вт (ватта), до 10 Вт, данные значения являются верными для не проволочных резисторов.
Для проволочных, лежит в пределах от 0,2 Вт до ста пятидесяти Ватт.
На схемах, мощность рассевания, указывают прямо на элементе, внутри его. Свыше 1 Ватта, обозначение производится с помощью римских цифр. До него, простая горизонтальная линия, которой соответствует значение 0,5 Вт, и одна и две наклонные линии, которым соответствует 0,125 и 0, 25 Вт соответственно.
Для ясности картины, приведём небольшой пример. Допустим, что имеется некий резистор с номинальным сопротивлением в 200 Ом. Через него, течёт нагрузка в 200 mA, то необходимая мощность рассеивания, для его стабильной работы, должна быть не ниже 2 Вт.
Если в данном случае, поставить элемент с меньшим значением мощности, то он быстро и наверняка перегорит, что может привести к тяжёлым последствиям в плане ремонта. Для этого вам необходимо знать, обозначение резисторов на схеме , для грамотного ремонта электроники.
Рассмотрим две основные маркировки, это кодовая и цветовая маркировка резисторов . Для начала разберёмся с кодом.
Как правило, она состоят из трёх, четырёх элементов кода, а иногда из пяти, в которую входят цифровые и буквенные символы. Причём в обозначении, буква, всегда находится одна.
Она выполняет самую главную роль, она множитель. В зависимости, где она стоит, спереди, сзади или в центре, определяет сопротивление в Омах, в ряде случаев, выполняет функции запятой.
Простой пример для нормального понимания темы. Имеется резистор с маркировкой 5R2J, тут как раз R, является запятой. От сюда следует, его номинальное сопротивление, равняется 5,2 Ома. Значение буквы J, необходимо смотреть в таблице, оно означает что, у него допустимое отклонение 5%.
Если будет надпись, 6К2N, буква (К) является множителем, обозначающим тысячу, тогда значение будет равным, 6,2 кило Ома. N — Имеет значение отклонения 30%. В прочем в таблице всё будет видно.
В целом, разобраться в этом, не составит большого труда, имея под руками мультиметр и прочитав мою статью, как измерить сопротивление мультиметром и тестером . После ознакомления, вы сможете делать все необходимые замеры.
Тут немного сложнее, но всё же, разобраться за 10 минут вполне возможно. Осложняется задача тем что, на резисторе вместо понятных цифр и букв, нанесены разноцветные кольца, с которыми невозможно разобраться без специальной программ или таблицы.
Всё это сделана для упрощения маркировки, а так же в целях экономия краски и материала. На фоне огромного промышленного производства, экономия весьма существенная.
С каждым годом происходит, всё более и более минимизируются. На них просто невозможно написать маркировку и номинальное значение. Но как видно выход найден.
Цветовая маркировка сопротивлений, сводится к трём, четырём и пяти кольцам. Каждому цвету кольца, соответствует присвоенное число или множитель, всё встанет на свои места, после просмотра таблицы.
Допустим, имеется некий резистор, разумеется, мультиметра под рукой нет, да и смысла мало, всегда носить его с собой.
Вначале имеется две полоски красного цвета, исходя из таблицы, мы узнаем, что красный цвет соответствует цифре два. Это значит двадцать два, и третье кольцо желтое, оно является множителем, ей соответствует цифра 4. И перед нами число 220000 Ома, или 220 кОм.
Резисторы: назначение, классификация и параметры
Резисторы предназначены для перераспределения и регулирования электрической энергии между элементами схемы. Принцип действия резисторов основан на способности радиоматериалов оказывать сопротивление протекающему через них электрическому току. Особенностью резисторов является то, что электрическая энергия в них превращается в тепло, которое рассеивается в окружающую среду.
Классификация и конструкции резисторов
По назначению дискретные резисторы делят на резисторы общего назначения, прецизионные, высокочастотные, высоковольтные, высокоомные и специальные. По постоянству значения сопротивления резисторы подразделяют на постоянные, переменные и специальные. Постоянные резисторы имеют фиксированную величину сопротивления, у переменных резисторов предусмотрена возможность изменения сопротивления в процессе эксплуатации, сопротивление специальных резисторов изменяется под действием внешних факторов: протекающего тока или приложенного напряжения (варисторы), температуры (терморезисторы), освещения (фоторезисторы) и т. д.
По виду токопроводящего элемента различают проволочные и непроволочные резисторы. По эксплуатационным характеристикам дискретные резисторы делят на термостойкие, влагостойкие, вибро- и ударопрочные, высоконадежные и т. д.
Основным элементом конструкции постоянного резистора является резистивный элемент, который может быть либо пленочным, либо объемным. Величина объемного сопротивления материала определяется количеством свободных носителей заряда в материале, температурой, напряженностью поля и т. д. и выражается известным соотношением
где ρ - удельное электрическое сопротивление материала;
l - длина резистивного слоя;
S - площадь поперечного сечения резистивного слоя.
В чистых металлах всегда имеется большое количество свободных электронов, поэтому они имеют малое ρ и для изготовления резисторов не применяются. Для изготовления проволочных резисторов применяют сплавы никеля, хрома и т. д., имеющие большое ρ.
Для расчета сопротивления тонких пленок пользуются понятием удельного поверхностного сопротивления ρ s под которым понимают сопротивление тонкой пленки, имеющей в плане форму квадрата. Величина ρ s связана с величиной ρ и легко может быть получена из (2.1), если принять в ней S = δw где w - ширина резистивной пленки. δ - толщина резистивной пленки.
(2.2) - удельное поверхностное сопротивление, зависящее от толщины пленки δ. Если l=w, то R=ρ S , причем значение сопротивления не зависит от размеров сторон квадрата.На рис. 2.1 представлено устройство пленочного резистора. На диэлектрическое цилиндрическое основание 1 нанесена резистивная пленка 2. На торцы цилиндра надеты контактные колпачки 3 из проводящего материала с припаянными к ним выводами 4. Для защиты резистивной пленки от воздействия внешних факторов резистор покрывают защитной пленкой 5.
(2.3)где l - длина резистора (расстояние между контактными колпачками); D - диаметр цилиндрического стержня.
Такая конструкция резистора обеспечивает получение сравнительно небольших сопротивлений (сотни Ом). Для увеличения сопротивления резистивную пленку 2 наносят на поверхность керамического цилиндра 1 в виде спирали (рис. 2.2).
Сопротивление такого резистора определяется соотношением
(2.4)где t - шаг спирали;
α - ширина канавки (расстояние между соседними витками спирали);
- число витков спирали.
На рис. 2.3 показана конструкция объемного резистора, представляющего собой стержень 1 из токопроводящей композиции круглого или прямоугольного сечения с запрессованными проволочными выводами 2. Снаружи стержень защищен стеклоэмалевой или стеклокерамической оболочкой 3. Сопротивление такого резистора определяется соотношением (2.1).
Постоянный проволочный резистор представляет собой изоляционный каркас, на который намотана проволока с высоким удельным электрическим сопротивлением. Снаружи резистор покрывают термостойкой эмалью, опрессовывают пластмассой или герметизируют металлическим корпусом, закрываемым с торцов керамическими шайбами.
На схеме R R - сопротивление резистивного элемента, R из - сопротивление изоляции, определяемое свойством защитного покрытия и основания, R к - сопротивление контактов, L R - эквивалентная индуктивность резистивного слоя и выводов резистора, С R - эквивалентная емкость резистора, С к1 и С к2 - емкости выводов. Активное сопротивление резистора определяется соотношением
(2.5)
Сопротивление R к имеет существенное значение только для низкоомных резисторов. Сопротивление R из практически влияет на общее сопротивление только высокоомных резисторов. Реактивные элементы определяют частотные свойства резистора. Из-за их наличия сопротивление резистора на высоких частотах становится комплексным. Относительная частотная погрешность определяется соотношением
(2.6)
где Z - комплексное сопротивление резистора на частоте ω.
На практике, как правило, величины L и С неизвестны. Поэтому для некоторых типов резисторов указывают значение обобщенной постоянной времени τ m ах , которая связана с относительной частотной погрешностью сопротивления приближенным уравнением:
(2.7)
Частотные свойства непроволочных резисторов значительно лучше, чем проволочных.
Параметры резисторов
Параметры резисторов характеризуют эксплуатационные возможности применения конкретного типа резистора в конкретной электрической схеме.
Номинальное сопротивление R ном и его допустимое отклонение от номинала ±∆ R являются основными параметрами резисторов. Номиналы сопротивлений стандартизованы в соответствии с ГОСТ 28884 - 90. Для резисторов общего назначения ГОСТ предусматривает шесть рядов номинальных сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192. Цифра указывает количество номинальных значений в данном ряду, которые согласованы с допустимыми отклонениями (табл. 2.1).
Номинальные значения сопротивлений определяются числовыми коэффициентами, входящими в табл. 2.1, которые умножаются на 10 n , где п - целое положительное число. Так, например, числовому коэффициенту 1,0 соответствуют резисторы с номинальным сопротивлением, равным 10, 100, 1000 Ом и т. д.
Номинальная мощность рассеивания Р ном определяет допустимую электрическую нагрузку, которую способен выдержать резистор в течение длительного времени при заданной стабильности сопротивления.
Как уже отмечалось, протекание тока через резистор связано с выделением тепла, которое должно рассеиваться в окружающую среду. Мощность, выделяемая в резисторе в виде тепла, определяется величиной приложенного к нему напряжения U и протекающего тока I и равна
(2.8)Мощность, рассеиваемая резистором в окружающую среду, пропорциональна разности температур резистора Т R и окружающей среды Т 0:
(2.9)Эта мощность зависит от условий охлаждения резистора, определяемых значением теплового сопротивления R T , которое тем меньше, чем больше поверхность резистора и теплопроводность материала резистора.
Из условия баланса мощностей можно определить температуру резистора, что наглядно показано на рис. 2.8, а.
(2.10)
Следовательно, при увеличении мощности, выделяемой в резисторе, возрастает его температура Т R , что может привести к выходу резистора из строя. Для того чтобы этого не произошло, необходимо уменьшить R T , что достигается увеличением размеров резистора. Для каждого типа резистора существует определенная максимальная температура T max , превышать которую нельзя. Температура Т R , как следует из вышеизложенного, зависит также от температуры окружающей среды. Если она очень высока, то температура Т R может превысить максимальную. Чтобы этого не произошло, необходимо уменьшать мощность, выделяемую в резисторе (рис. 2.8, б). Для всех типов резисторов в ТУ оговаривают указанные зависимости мощности от температуры окружающей среды (рис. 2.8, в). Номинальные мощности стандартизованы (ГОСТ 24013-80 и ГОСТ 10318-80) и соответствуют ряду: 0,01; 0,025; 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 1,2; 5; 8; 10; 16; 25; 50; 75; 100; 160; 250; 500.
Предельное рабочее напряжение U пред определяет величину допустимого напряжения, которое может быть приложено к резистору. Для резисторов с небольшой величиной сопротивления (сотни Ом) эта величина определяется мощностью резистора и рассчитывается по формуле
(2.11)
Для остальных резисторов предельное рабочее напряжение определяется конструкцией резистора и ограничивается возможностью электрического пробоя, который, как правило, происходит по поверхности между выводами резистора или между витками спиральной нарезки. Напряжение пробоя зависит от длины резистора и давления воздуха. При длине резистора не превышающей 5 см оно определяется по формуле
(2.12)
где Р - давление, мм рт. ст.;
l - длина резистора, см.
ЗначениеU пред указывается в ТУ, оно всегда меньше U проб. При испытании резисторов на них подают испытательное напряжение U исп которое больше U пред и меньше U проб.
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры:
(2.13)
Этот коэффициент может быть как положительным, так и отрицательным. Если резистивная пленка толстая, то она ведет себя как объемное тело, сопротивление которого с ростом температуры возрастает. Если же резистивная пленка тонкая, то она состоит из отдельных «островков», сопротивление такой пленки с ростом температуры уменьшается, так как улучшается контакт между от дельными «островками». У различных резисторов эта величина лежит в пределах ±(7‑12)·10 -4 .
Коэффициент старения β R характеризует изменение сопротивления, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счет процессов окисления, кристаллизации и т. д:
(2.14)В ТУ обычно указывают относительное изменение сопротивления в процентах за определенное время (1000 или 10 000 ч).
ЭДС шумов резистора. Электроны в резистивном элементе находятся в состоянии хаотического теплового движения, в результате которого между любыми точками резистивного элемента возникает случайно изменяющееся электрическое напряжение и между выводами резистора появляется ЭДС тепловых шумов. Тепловой шум характеризуется непрерывным, широким и практически равномерным спектром. Величина ЭДС тепловых шумов определяется соотношением
(2.16)
где К= 1,38-10- 23 Дж/ К- постоянная Больцмана;
Т - абсолютная температура, К;
R - сопротивление, Ом;
∆ f- полоса частот, в которой измеряются шумы.
При комнатной температуре (T= 300 К)
(2.17)
Если резистор включен на входе высокочувствительного усилителя, то на его выходе будут слышны характерные шумы. Снизить уровень этих шумов можно, лишь уменьшив сопротивление К или температуру Т.
Помимо тепловых шумов существует токовый шум, возникающий при прохождении через резистор тока. Этот шум обусловлен дискретной структурой резистивного элемента. При прохождении тока возникают местные перегревы, в результате которых изменяется сопротивление контактов между отдельными частицами токопроводящего слоя и, следовательно, флюктуирует (изменяется) значение сопротивления, что ведет к появлению между выводами резистора ЭДС токовых шумов E i . Токовый шум, так же как и тепловой, имеет непрерывный спектр, но интенсивность его увеличивается в области низких частот.
Поскольку значения тока, протекающего через резистор, зависит от значения приложенного напряжения U, то в первом приближении можно считать
(2.18)
где K i - коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств резистивного слоя и полосы частот. Величина K i указывается в ТУ и лежит в пределах от 0,2 до 20 мкВ/В. Чем однороднее структура, тем меньше токовый шум. У металлопленочных и углеродистых резисторов величина K i ≤ 1,5 мкВ/В, у композиционных поверхностных резисторов К i ≤ 40 мкВ/В, у композиционных объемных резисторов К i ≤ 45 мкВ/В. У проволочных резисторов токовый шум отсутствует. Токовый шум измеряется в полосе частот от 60 до 6000 Гц. Его величина значительно превышает величину теплового шума.
Получить у преподавателя исследуемый элемент и произвести расчет его конструктивных параметров по вариантам и данным в табл 1.
Определить следующие параметры резистора:
· требуемое удельное сопротивление материалов для резистивного слоя ρ,
· удельное поверхностное сопротивление ρs,
· предельное(пробивное) рабочее напряжение Uпред(проб),
· ЭДС шума Ет
· ЭДС токового шума Ei
Таблица 1.
| Тип резистора\типоразмер |
δ толщина пленки |
t шаг спирали \ ширина канавки α=1/2t |
Изменение сопротивления при увеличении температуры на +10 С |
Изменение сопротивления при наработке 10000 часов |
Полоса частот ∆ F,кГц |
K i мкВ\В На Uпроб |
|
| Пленочный рис 2.1 |
|||||||
| Пленочный рис 2.2 |
|||||||
| Пленочный рис 2.2 |
|||||||
| Пленочный рис 2.2 |
|||||||
| Обьемный рис 2.3 |
|||||||
| Обьемный рис 2.3 |
|||||||
| Пленочный рис 2.1 |
