Основные параметры резисторов

 

1. Номинальное сопротивление.

2. Допустимое отклонение сопротивления от номинальной величины (измеряется в процентах).

3. Номинальная мощность рассеивания (Вт).

4. Температурный коэффициент сопротивления.

5. Максимальная температура окружающей среды.

6. Коэффициент старения.

7. Уровень собственных шумов.

8. Разрешающая способность.

9. Шумы вращения.

10. Износоустойчивость.

11. Надежность.

 

Система условных обозначений и маркировка резисторов

 

В соответствии с действующей системой сокращенных и полных условных обозначений, сокращенное условное обозначение резисторов состоит из следующих элементов:

первый элемент – буква или сочетание букв, обозначающие подкласс резисторов (Р – резисторы постоянные; РП – резисторы переменные, НР – набор резисторов);

второй элемент – цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 – непроволочные; 2 – проволочные или металлофольговые);

третий элемент – регистрационный номер конкретного типа резистора.

Между вторым и третьим элементом ставится дефис. Например, постоянные непроволочные резисторы с номером 4 и переменные непроволочные резисторы с номером 46 следует писать Р1–4 и РП1–46.

Полное условное обозначение состоит из сокращенного обозначения и значений основных параметров и характеристик резисторов, климатического исполнения и обозначения документа на поставку (ОЖО 468…ТУ).

Для постоянных резисторов: номинальная мощность рассеивания, номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения (Ом, кОм, МОм, ГОм, ТОм), допускаемое отклонение сопротивления в процентах, группа по уровню шумов, группа по температурному коэффициенту сопротивления ТКС.

Для резисторов переменных: номинальная мощность рассеивания, номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения (Ом, кОм, МОм), допустимое отклонение сопротивления в процентах, обозначение конца вала и длины вала.

Например: Р1–4–0,5–51 кОм ±1% А–Б–В–ОЖО 467.157 ТУ;

РП1–46а–0,5–1 кОм ±20% ВС–2 ОЖО 468…ТУ.

Маркировка резисторов содержит полное или кодированное обозначение номинальных сопротивлений и их допусков.

Полное обозначение номинальных сопротивлений состоит из значения номинального сопротивления и обозначения единицы измерения. (Ом, кОм, МОм, ГОм, ТОм). Например: 150 Ом, 330 кОм, 2,2 МОм, 6,8 ГОм, 1 ТОм.

Кодированное обозначение состоит из трех или четырех знаков, включающих две или три цифры и букву. Буква кода из русского или латинского (в скобках) алфавита означает множитель, составляющий сопротивление и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы R, K, M, G, T обозначают соответственно множители 1, 10³, 10⁶, 10⁹, 10¹² для сопротивлений, выраженных в омах. Для выше приведенного примера следует писать 150, 330 К, 2М2, 6G8, 1Т0.

 

Специальные резисторы

 

К ним относятся варисторы, терморезисторы, фоторезисторы, магниторезисторы, позисторы.

У варисторов сопротивление изменяется с изменением приложенного напряжения. Они используются как стабилизаторы и ограничители напряжения. Варисторы изготавливаются спеканием смеси карбида кремния (карборунда) и связующих веществ. При увеличении приложенного напряжения происходит перекрытие мельчайших зазоров между кристалликами карбида, увеличивается электропроводность за счет пробоя оксидных пленок, что приводит к нелинейности характеристики варистора (кривая 1), представленной на рис. 1.5.

Варисторы, имеющие участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением (кривая 2, рис. 1.5) на ВАХ, называют негисторами.

Варисторы изготавливаются на напряжение 15…25´10³ В, токи 0,05…10 мА и мощности 0,8…3 Вт. Из-за нелинейности характеристики сопротивление варисторов на постоянном и переменном токах различно. Это учитывается коэффициентом нелинейности b, который равен отношению статического сопротивления к дифференциальному сопротивлению и лежит в пределах 3…30.

К параметрам варистора еще относятся:

1. Классификационное напряжение U_кл – условный параметр, показывающий значение постоянного напряжения, при котором через варистор протекает заданный классификационный ток I_кл.

2. Классификационный ток I_кл – это ток, при котором определяется классификационное напряжение.

3. Температурный коэффициент тока ТКI –относительное изменение тока, протекающего через варистор, при изменении температуры окружающей среды на 1 °С при постоянном напряжении.

4. Температурный коэффициент напряжения ТКU – относительное изменение напряжения, приложенного к варистору, при изменении температуры окружающей среды на 1 °С при неизменном токе, протекающем через варистор.

5. Номинальная мощность рассеяния P_ном – наибольшая мощность, которую варистор может рассеивать в течение срока службы при сохранении параметров в установленных пределах.

Для параметров варистора характерны большие отклонения и нестабильность. Так, при заданном номинальном напряжении номинальный ток может иметь отклонение ±(10…20 %). Температурный коэффициент сопротивления может достигать 1´10^-3 1/ °C. В обозначении варисторов буквы СН обозначают сопротивление нелинейное, цифры – шифр материала и тип конструкции. Например: СН1–8.

К терморезисторам относятся резисторы, сопротивление которых меняется с изменением температуры. Они выполняются или из металла, сопротивление которого линейно меняется с изменением температуры или на основе полупроводников. Температурная и вольт-амперная характеристики (ВАХ) представлены на рис. 1.6.

При протекании тока через терморезистор он нагревается, что вызывает изменение сопротивления (рис. 1.6,а). Зависимость между протекающим током и падением напряжения также нелинейная (рис. 1.6,б), за счет нелинейного характера зависимости сопротивления от температуры. Терморезисторы используются в схемах для термостабилизации электронных цепей, компенсации температурных погрешностей, в измерителях температуры. Примером терморезистора являются: КМТ-1; КМТ-8; СТ9-1А; СТЗ-23; ТР-1; ТР-2; ТР-4.

Терморезисторы характеризуются следующими основными параметрами:

1. Номинальное сопротивление R_н – сопротивление, измеренное при комнатной температуре (20 °С) и указанное в нормативной документации.

2. Температурный коэффициент сопротивления ТКС указывает изменение сопротивления при изменении температуры на один градус

.

3. Максимальная допустимая мощность рассеяния Р_макс – наибольшая мощность, которую длительное время может рассеивать резистор, не вызывая необратимых изменений характеристик.

4. Коэффициент температурной чувствительности В определяет характер температурной зависимости резистора, зависит от физических свойств полупроводникового материала.

5. Постоянная времени t характеризует тепловую инерционность резистора. Она равна времени, в течение которого температура терморезистора изменяется в e раз (на 63 %) при переносе его из воздушной среды с температурой 0 °С в воздушную среду с температурой 100 °С. Значения постоянной времени лежат в пределах от десятых долей секунды до нескольких минут.

Магниторезисторы – полупроводниковые резисторы с резко выраженной зависимостью электрического сопротивления от магнитного поля. Действие их основано на использовании магниторезистивного эффекта, который заключается в изменении сопротивления резистора при внесении его в магнитное поле. Регулируя напряженность управляющего магнитного поля или перемещая резистор в поле постоянного магнита, можно управлять сопротивлением. Их используют в регуляторах громкости высококачественной радиоаппаратуры, в качестве датчиков угла поворота в устройствах автоматики.

Характеристикой магниторезистора является зависимость его сопротивления от индукции магнитного поля. Кроме того, магниторезистор оценивается магниторезистивным отношением сопротивления при воздействии магнитного поля в 0,5 или 1 Т к номинальному сопротивлению при отсутствии магнитного поля. Примером таких резисторов являются МR–1, MR–2, СМ1–1.

Позисторы – это терморезисторы с большой величиной положительного температурного коэффициента сопротивления (ПТКС). Скачек сопротивления в области ПТКС может составлять 5…7 порядков.

Важнейшей характеристикой позистора является зависимость сопротивления от температуры R = f(T) (рис. 1.7). Сопротивление позистора, в отличие от обычного терморезистора, определяется не только его температурой, но и величиной приложенного к нему напряжения. Вольт-амперная характеристика позистора для различных температур воздушной среды представлена на рис. 1.8.

Позисторы характеризуются теми же основными параметрами, что и обычные терморезисторы, кроме того, для них часто указывают положение интервала ПТКС на температурной шкале, величину максимального ТКС в %, кратность изменения сопротивления R в области ПТКС и так называемую температуру переключения, при которой сопротивление позистора увеличивается по сравнению с минимальным значением в заданное число раз.

Позисторы применяют в качестве чувствительных элементов датчиков систем регулирования температуры т тепловой защиты обмоток электрических машин от недопустимого перегрева. За счет высокого положительного ТКС позисторы эффективно работают в качестве автостабилизирующихся нагревательных элементов. На их основе изготавливают предельно простые по устройству и высоконадежные саморегулирующиеся термостаты и усилительно-преобразующие термостаты без каких-либо реле и дополнительных усилительно-преобразующих устройств. Широко используют позисторы в качестве автоматических переключающих устройств, в частности для размагничивания масок кинескопов цветных телевизоров.

Позисторы обычно изготавливают в виде относительно тонких дисков достаточно большого диаметра, что обеспечивает необходимое рассеяние тепла. Основой для создания позисторов является керамика из титаната бария, в которую вводятся примеси редкоземельных элементов (лантана, цезия и др.) либо других элементов (ниобия, сурьмы, висмута, тантала), имеющих валентность больше чем у титана. У керамики с такой примесью резко уменьшается удельное сопротивление до 10…10² Ом´см и она начинает обладать полупроводниковыми свойствами. Резистивный слой позистора состоит из большого числа контактирующих между собой зерен или кристаллов полупроводникового титаната бария. Изменяя состав твердых растворов можно управлять положением области ПТКС на температурной шкале.

Для изготовления позистора кроме титаната бария используются другие сегнетоэлектрические материалы системы SrTiO₃ с добавкой ниобида, системы PbTiO₃ с добавкой лантана и др. Не только поликристаллические полупроводниковые материалы, но и монокристаллический кремний, германий используются для создания позисторов. Принцип действия монокристаллических позисторов основан на уменьшении подвижности носителей заряда при увеличении температуры в результате увеличения их рассеяния на тепловых колебаниях кристаллической решетки. Монокристаллические позисторы можно изготовить с относительно малым разбросом параметров и характеристик по сравнению с поликристаллическими. Однако из-за меньшей стоимости и больших значений температурного коэффициента сопротивления поликристаллические позисторы нашли широкое применение.

 

Конденсаторы

Конденсаторы наравне с резисторами являются наиболее распространенными элементами электронных цепей. Конструктивно конденсатор представляет собой две обкладки, между которыми находится диэлектрик. Электрические характеристики и область применения конденсаторов зависят от типа диэлектрика между обкладками. Конденсаторы бывают как постоянной, так и переменной емкости. По способу изменения емкости конденсаторы бывают с механически и электрически управляемой емкостью.

В зависимости от типа диэлектрика конденсаторы постоянной емкости бывают: вакуумные, воздушные, с твердым неорганическим диэлектриком (слюдяные, керамические, стеклокерамические, стеклоэмалевые, пленочные, стеклопленочные), с твердым органическим диэлектриком (бумажные, металлобумажные, фторопластовые, полиэтиленфталатные), электролитические (танталовые, титановые, алюминиевые).

Условное обозначение конденсаторов указано на рис. 1.9.

Конденсатор, как законченное устройство, обладает рядом паразитных параметров. Эквивалентная схема конденсатора показана на рис. 1.10, где L – определяется конструкцией, размерами обкладок и ограничивает частотный диапазон их применения, R_из – сопротивление изоляции, R_п – сопротивление потерь, под действием переменного поля изменяется состояние диэлектрика, на что происходит затрата мощности. R_п указывает на то, что напряжение и ток реального конденсатора сдвинуты по фазе на угол меньше 90° в частотном диапазоне, где индуктивностью можно пренебречь.

Для количественной оценки потерь вводят тангенс угла потерь . Значение тангенса угла потерь зависит от вида диэлектрика, температуры и напряженности электрического поля. Он может изменяться с частотой и во времени. На практике для характеристики потерь пользуются понятием добротности конденсатора или отношение реактивной мощности к активной. Конденсаторы характеризуются номинальной и фактической емкостью. Номинальная емкость С_ном указывается заводом-изготовителем, а фактическая С_ф – определяется при данной температуре и частоте. Допустимое отклонение емкости задается в процентах

.

По точности и отклонению емкости от номинального значения конденсаторы разделяются на классы (табл. 1.3).

 

Таблица 1.3