Конструктивно-технологические разновидности резисторов

В зависимости от конкретных условий работы в РЭА применяются различные типы резисторов.

Непроволочные тонкослойные постоянные резисторы. У резисторов группы С1 токопроводящий слой представляет собой пленку пиролитического углерода, а у резисторов группы С2 — пленку сплава металла или оксида металла. Эти резис­торы являются резисторами широкого применения с допусками ±5, ±10 или ±20 % и мощностью от 0,125 до 2 Вт. Помимо резисторов С1 и С2 к этой категории резис­торов относятся резисторы типов МЛТ, МТ и ВС.

Поскольку металл обладает более высокой теплостойкостью, чем углерод, то рези­сторы С2 при равной мощности имеют меньшие, чем С1, габариты. Резисторы С2 обладают более высокой стабильностью при циклических изменениях темпера­туры. Недостатком металлопленочных резисторов является небольшая стойкость к импульсной нагрузке и меньший частотный диапазон, чем у углеродистых. Объясняется это тем, что токопроводящий слой у металлопленочных резисторов толще, чем у углеродистых резисторов, поэтому увеличивается паразитная ем­кость между витками резистивной спирали. На основе резисторов С2 создаются также прецизионные резисторы с допусками ±(0,1-1) %. Прецизионные резисто­ры имеют большие габариты, чем резисторы общего применения. Это облегчает тепловые режимы и повышает стабильность свойств проводящего слоя. Композиционные резисторы. У этих резисторов токопроводящий материал получа­ют путем смешивания проводящего компонента (графита или сажи) со связующи­ми компонентами, наполнителем, пластификатором и отвердителем. В резисто­рах группы СЗ полученную композицию наносят на поверхность изоляционного основания, а в резисторах группы С4 спрессовывают в виде объемного цилиндра или параллелепипеда. В зависимости от состава композиционные материалы име­ют очень широкий диапазон удельных сопротивлений. Объемные композицион­ные резисторы С4 имеют прямоугольную форму и предназначены для установки на печатных платах. Они обладают высокой теплостойкостью (до 350 °С) и име­ют небольшие габариты. Недостатком композиционных резисторов является вы­сокий уровень токовых шумов, что объясняется крупнозернистой структурой про­водящего материала.

Проволочные постоянные резисторы. Для изготовления этих резисторов исполь­зуют провод из специальных сплавов, имеющих высокое удельное сопротивление, хорошую теплостойкость и малый температурный коэффициент сопротивления. Эти резисторы обладают очень высокой допустимой мощностью рассеивания (десятки ватт) при относительно небольших размерах, высокой точностью и хорошей температурной стабильностью. Так как резисторы изготавливают путем намотки провода на каркас, то они имеют большую индуктивность и собствен­ную емкость. Для уменьшения индуктивности применяют бифилярную намотку, при которой обмотку резистора выполняют сдвоенным проводом, благодаря чему поля расположенных рядом витков направлены навстречу друг другу и вычита­ются. Уменьшение индуктивности достигается также путем намотки на плоский каркас. Недостатком бифилярной намотки является большая собственная емкость. Для получения малых индуктивности и емкости применяют разбивку обмотки па секции, в каждой из которых поочередно меняется направление намотки. Про­волочные резисторы значительно дороже тонкопленочных, поэтому применяют их в тех случаях, когда характеристики тонкопленочных резисторов не удовлет­воряют предъявляемым требованиям.

Высокочастотные резисторы и резисторы СВЧ. Эти резисторы обладают неболь­шими собственными индуктивностью и емкостью, что обеспечивается отсутстви­ем спиральной нарезки, но при этом сопротивление не превышает 200-300 Ом, Однако это не является недостатком, так как на СВЧ высокие номиналы сопро­тивлений не применяют. В ряде случаев высокочастотные резисторы изготавли­вают без проволочных выводов и эмалевого покрытия, что уменьшает паразит­ную индуктивность и шунтирующее действие диэлектрика. На сверхвысоких частотах применяют резисторы группы С6, способные работать на частотах до 10 ГГц. К категории высокочастотных относятся также резисторы типов: С2-11, С2-34, МОН (металлоокисидные незащищенные) и МОУ (металлоокисидные ультравысокочастотные). На высоких частотах находят применение, кроме того, микропроволочные малогабаритные резисторы типа С5-32 Т, имеющие длину 6 мм, диаметр 2,6 мм и паразитную индуктивность не более 0,1 мкГн. Эти резис­торы имеют мощность 0,125 Вт и номинальное сопротивление от 0,24 до 300 Ом с точностью 0,5; 1; 2 и 5 %.

Специальные резисторы

К категории специальных резисторов относят резисторы, сопротивление которых зависит от внешних факторов: температуры, освещенности, магнитного поля и т. д.

Варисторы — полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от приложенного к ним напряжения. Варисторы изготавливают путем спекания кри­сталлов карбида кремния и связующих веществ. В готовой структуре варистора между кристаллами кремния существуют мельчайшие зазоры. При приложении к варистору внешнего напряжения происходит перекрытие этих зазоров, в резуль­тате чего сопротивление варистора уменьшается. Типичный вид вольт-амперной характеристики показан на рис. 2.10. Параметрами варистора являются:

□ номинальное напряжение U_НОМ;

□ номинальный ток I_HOM;

□ статическое сопротивление ;

□ дифференциальное сопротивление

□ коэффициент нелинейности

Поскольку сопротивление варисторов значительно меняется с изменением при­ложенного напряжения, то они находят применение в качестве регулирующих элементов в устройствах автоматики. В обозначении варисторов содержатся бук­вы СН (сопротивление нелинейное).

Терморезисторы — это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от температуры (риc. 2.11, а). Вследствие нелинейности температурной характеристики вольт-амперная характеристика (ВАХ) будет так­же нелинейной (рис. 2.11, б). При малых токах ВАХ практически линейна (участок ОМ), поскольку мощность, выделяемая в терморезисторе, недостаточна для того, чтобы заметно нагреть его. При больших токах сопротивление резистора уменьшается, что сопровождается уменьшением напряжения на нем.

Параметрами терморезистора являются:

□ номинальное сопротивление R_H при Т= 20 °С;

□ температурный коэффициент сопротивления ТКС;

□ максимально допустимая мощность рассеивания Р_max;

□ постоянная времени τ, численно равная времени, в течение которого темпе­ратура резистора при перенесении его из воздушной среды с температурой О °С в воздушную среду с температурой 100 °С изменяется на 63 %.

Терморезисторы используют в системах измерения и регулирования температу­ры. В обозначении терморезисторов содержатся буквы СТ.

Фоторезисторы — это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется под воздействием света. Они используются в качестве датчиков осве­щенности в системах телеметрии.

Тензорезисторы — это резисторы, сопротивление которых изменяется под влия­нием механических воздействий.

Магниторезисторы — это резисторы с резко выраженной зависимостью электри­ческого сопротивления от магнитного поля. Свойства магниторезисторов оцени­вают магниторезистивнымотношением, которое показывает, во сколько раз из­меняется сопротивление магниторезистора при помещении его в магнитное поле с индукцией 0,5 Т (или 1 Т).

Конденсаторы

Принцип действия конденсаторов основан на способности накапливать электри­ческие заряды на металлических обкладках при приложении к ним напряжения. Количественной мерой способности накапливать электрические заряды являет­ся емкость конденсатора. В простейшем случае конденсатор представляет собой две металлические пластины, разделенные слоем диэлектрика. Емкость такого конденсатора [пф]

(2.19)

где έ — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (έ > /);

S — площадь обкладок конденсатора, [см²];

d — расстояние между обкладками, [см].

Конденсаторы широко используют в РЭА для самых различных целей. На их долю приходится примерно 25 % всех элементов принципиальной схемы.