Основные параметры резисторов постоянного сопротивления

Основными параметрами резисторов являются: номинальное сопротивление, номинальная (максимальная) мощность рассеяния, допустимое отклонение номинального сопротивления (допуск), температурный коэффициент сопротивления, форма и габаритные размеры корпуса. В некоторых случаях важное значение могут иметь собственные шумы, максимальное рабочее напряжение и частотные свойства.

Номинальное сопротивление ( R ) – электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в нормативной документации и является исходным для отсчета отклонений. Для постоянных резисторов принято шесть рядов номинальных значений: E6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192, стандартизированных в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК). Цифра после буквы «Е» указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале (см. приложение 1). Другие номинальные значения считаются нестандартными. Например, возможны номинальные значения сопротивлений резисторов 470 и 560 Ом, но невозможно 500 Ом.

Допуско м называется максимально допустимое отклонение фактического значения параметра от его номинального значения. Допуск обычно выражается в процентах. Величина допуска регламентирована ГОСТом и определяется для обычных компонентов рядом ±20%, ±10%, ±5%, ±2%, ±1%. Для прецизионных компонентов существуют также допуски ±0,1%, ±0,05%, ±0,02%, ±0,01%.

Номинальная мощность рассеяния – это наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать в заданных условиях в течение срока эксплуатации при сохранении параметров в установленных пределах.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительно обратимое изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на один градус и определяется из соотношения:

ТКС =  (1/град),

где: ΔR – разность между начальным значением сопротивления при температуре (Т) 293±10К и сопротивлением резистора при изменении температуры на величину ΔТ.

Так как ТКС резисторов зависит от температуры, то обычно оговаривается температурный диапазон, в котором приводимое значение ТКС можно считать постоянным.

Частотные свойства резисторов проявляются при работе на переменном токе, когда полное сопротивление становится комплексным. Реактивность резистора характеризуется интервалом частот или граничной частотой, при которой погрешность не превышает допустимого значения.

Рабочее напряжение – напряжение, при котором резистор может работать. Оно не должно превышать значения, рассчитанного исходя из номинальной мощности и номинального сопротивления.

 Уровень собственных шумов определяется случайными тепловыми колебаниями носителей заряда и специфическими колебаниями контактных сопротивлений в структуре материала резистивного элемента, их измеряют действующим значением ЭДС шумов и выражают в микровольтах на вольт приложенного напряжения.

где K – постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, R – сопротивление, Δf – полоса, в которой измеряется шум, U_ш – шумовое напряжение.

Непроволочные резисторы

Любой резистор состоит из резистивного материала, основания, выводов и защитного покрытия. В качестве основания используется керамическая трубка, на которую напыляют или другим способом наносят резистивный слой (для проволочных резисторов накручивают проволоку). Объемно-композиционные резисторы не имеют специального основания. Выводы соединяются с резистивным слоем с помощью латунных колпачков, надеваемых на концы керамической трубки. Защитное покрытие предохраняет резистивный слой от воздействий среды, а цвет его помогает определить тип резистора.

Конструкция резистора зависит от его назначения, материала резистивного элемента и для большинства типов постоянных резисторов довольно проста. Конструкция наиболее распространенного в электронных устройствах (ЭУ) металлопленочного резистора типа МЛТ показана на рис 3.

 

Рис. 3. Конструкция металлопленочного резистора МЛТ. 1-изоляционное основание; 2-резистивная пленка; 3-контактный узел; 4-защитное покрытие; 5-выводы.

 

Подавляющим большинством выпускаемых резисторов являются непроволочные резисторы широкого применения, среди которых более 80% составляют тонкослойные.

Непроволочные резисторы можно разделить на ряд групп в зависимости от назначения и способа выполнения токопроводящего элемента.

Углеродистые резисторы типа ВС и металлопленочные резисторы типа МЛТ и их разновидности (ОВС, ОМЛТ и др.) являются самыми массовыми резисторами общего применения.

Высокомегаомные резисторы, а это обычно композиционные резисторы, выпускаются с номинальными значениями сопротивления от десяти мегаом до многих тераом и рассчитаны на эксплуатацию при малых электрических нагрузках. Такие резисторы используются в измерительной аппаратуре, в цепях с малыми токами, в приборах ночного видения, дозиметрах.

Высоковольтные резисторы изготовляют с сопротивлениями, доходящими до 10⁵МОм и предназначающимися для работы при напряжениях свыше 1кВ. Применяются в качестве делителей напряжения, поглотителей в высоковольтных установках, эквивалентов антенн, для искрогашения в зарядных и разрядных высоковольтных цепях.

Высокочастотные резисторы предназначены для работы в импульсных схемах, в высокочастотных и сверхвысокочастотных цепях, кабелях, волноводах, в качестве согласующих нагрузок, эквивалентов антенн. Эти резисторы обладают малой собственной емкостью и индуктивностью и предназначаются для эксплуатации на частотах свыше 10МГц.

Прецизионные и сверхпрецизионные резисторы отличаются высокой точностью изготовления и стабильностью параметров при эксплуатации. Прецизионные резисторы изготовляются с допустимым отклонением сопротивления от номинального ±0,01-0,1%, а сверхпрецизионные, или, как их иногда называют, высокоточные, ±0,0001 и ±0,5%. Применяются они в точных измерительных приборах, счетно-решающих устройствах, магазинах сопротивлений, релейных системах, системах автоматики. Номинальные сопротивления лежат в пределах от 1Ом до 1МОм. Мощность рассеяния сравнительно невелика – обычно не более 2Вт, т.к. при большой мощности рассеяния трудно обеспечить стабильность параметров резистора.

Углеродистые резисторы. Резистивный элемент таких резисторов представляет собой тонкую пленку пиролитического углерода (толщиной в десятые доли микрометра), полученного путем разложения углеводородов при высокой температуре в вакууме или в среде инертного газа, и осажденную на изоляционное основание. В качестве оснований углеродистых резисторов используются керамические стержни или трубки, а основания некоторых типов высокочастотных резисторов изготовляют в виде дисков, шайб или пластин. Для уменьшения распределенной емкости и диэлектрических потерь высокочастотные резисторы в ряде случаев выполняются без защитного покрытия.

Углеродистые резисторы отличаются повышенной стабильностью параметров, низким уровнем шумов, небольшим отрицательным по знаку температурным коэффициентом, малой зависимостью сопротивления от частоты и приложенного напряжения, а бороуглеродистые резисторы типа БЛП по стабильности параметров в ряде случаев могут конкурировать с проволочными резисторами.

Углеродистые резисторы типа ВС рассчитаны на работу в интервале рабочих температур (–60 ÷ +100)°С. Для резисторов в тропическом исполнении рабочая температура может быть повышена до 125°С. Резисторы выпускаются с допускаемыми отклонениями от номинальных значений сопротивлений в ±5, ±10, ±20%. Уровень собственных шумов резисторов группы А не более 1 мкВ/В, а группы Б – не более 5 мкВ/В. Резисторы типа ОВС обладают повышенной надежностью.

Бороуглеродистые прецизионные резисторы БЛП конструктивно аналогичны резисторам ВС и предназначены для работы при температуре от (–60 ÷ +100)°С. У резисторов группы А ТКС составляет не более 1,5×10^-4°С^-1, а группы Б – не более 2,5×10^-4°С^-1.

Углеродистые резисторы ИВС предназначены для работы в импульсных схемах. Углеродистые полупрецизионные резисторы УЛИ работают в том же диапазоне температур, что и резисторы БЛП. Габариты их в 1,5 – 2 раза больше габаритов резисторов ВС такой же мощности. ТКС резисторов сопротивлением до 10 Ом не более 3×10^-4°С^-1, а для остальных – не более 10×10^-4°С^-1.

В последние годы резисторы УЛИ вытесняются углеродистыми резисторами С1-8 и металлопленочными С2-8. Высокочастотные углеродистые резисторы изготовляют в виде трубок, стержней, дисков, пластинок и т. п. Контакты на краях оснований резисторов наносят методом вжигания серебра или серебряной пасты.

Металлопленочные резисторы. Резистивный элемент таких резисторов представляет собой очень тонкую (десятые доли микрометра) токопроводящую пленку, осажденную на изоляционное основание, в качестве которого используют керамику, стекло, слоистые пластики, ситаллы и другие материалы.

Наиболее распространенные постоянные металлопленочные резисторы – резисторы типа МЛТ – имеют резистивный слой из металлосилицидных сплавов, состоящих из нескольких компонентов. Эти резисторы имеют примерно в 2-3 раза меньшие размеры, чем углеродистые резисторы типа ВС (в обычном исполнении), имеющие такую же номинальную мощность, обладают большей тепло- и влагостойкостью, более стабильны. Недостатком металлопленочных резисторов типа МЛТ является меньшая надежность резисторов повышенной мощности, особенно при импульсной нагрузке, в результате перегрева в местах микронеоднородностей.

Промышленность выпускает ряд металлопленочных резисторов: МЛТ – металлопленочные, лакированные, теплостойкие; ОМЛТ – особые (с повышенной надежностью) металлопленочные, лакированные, теплостойкие; МТ – металлопленочные, теплостойкие, с повышенной механической прочностью; МУН – металлопленочные, ультравысокочастотные, незащищенные; МГП – металлопленочные, герметизированные, прецизионные; С2-10 – металлопленочные, ультравысокочастотные, прецизионные и ряд других.

Резисторы МТ, ОМЛТ, МЛТ и МУН выпускаются с допустимыми отклонениями сопротивления от номинального ±5, ±10, ±20%, а МГП - ±0,5, ±1 и ±2%. ТКС этих резисторов не превышает ±20×10^-4 °С^-1, а уровень шумов для резисторов группы А не более 1 мкВ/В и для группы В не более 5 мкВ/В.

Резисторы МГП обладают малым ТКС, малым коэффициентом напряжения и высокой стабильностью параметров. Срок службы резисторов МЛТ, ОМЛТ и МТ при нормальных условиях эксплуатации составляет 10000ч., а для МУН, МГП и МУП – 5000ч.

Металлоокисные резисторы получают на основе окислов металлов, чаще всего двуокиси олова. Они отличаются высокой теплостойкостью и хорошей стабильностью. Металлоокисные резисторы не уступают металлопленочным резисторам типа МЛТ по термостабильности, превосходя их по стойкости к импульсным перегрузкам и механическому износу.

Резисторы МОН (металлоокисные, низкоомные) дополняют шкалу номинальных значений сопротивлений резисторов МЛТ. По конструкции и размерам они аналогичны МЛТ и выпускаются с номинальной мощностью 0,5, 1 и 2 Вт и сопротивлением от 1 до 100 Ом. Диапазон рабочих температур 213-398 К, ТКС не более ±8×10^-4°С^-1.

Резисторы МОУ (металлоокисные ультравысокочастотные) предназначаются для работы в качестве поглотителей на СВЧ. Эти резисторы рис.4 изготовляются трех видов: стержневые, трубчатые и шайбовые. Номинальные значения сопротивлений 4,5-150 Ом. Интервал рабочих температур 210-470 К, ТКС не более 5×10^-4°С^-1.

Рис. 4. Конструкции металлоокисных резисторов: а – МОН; б – МОУ; в – МОУ-Ш

Композиционные резисторы. Резистивный элемент этих резисторов получают на основе композиций, состоящих из механической смеси порошкообразного проводника (например, сажа, графит) со связывающим органическим или неорганическим диэлектриком. Различают композиции металлокерамические, металлостеклянные, углесажевые и др. Композиционные резисторы выпускают объемного типа и пленочного – с толщиной пленки более 3 мкм, т.е. заметно большей, чем толщина пленки углеродистых и металлопленочных резисторов. Объемные резистивные элементы изготовляют в виде массивного проводящего стержня, получаемого прессованием композиционной смеси. Пленочные – путем нанесения композиционной суспензии на изоляционное основание.

Наиболее распространенные объемные резисторы ТВО (теплостойкие влагостойкие объемные) имеют сравнительно большое сечение резистивного элемента и защищены оболочкой. Поэтому они стойки к большим импульсным и механическим перегрузкам. Кроме того, они характеризуются высокой теплостойкостью и могут работать в интервале температур от –60 до +155°С. Конструкция объемного резистора типа ТВО приведена на рис. 5, а параметры в табл. 1.

 

Рис. 5. Конструкция объемных постоянных резисторов ТВО: а – мощностью до 10Вт; б – более 10Вт; 1 – проводящая композиция; 2 – изоляционное основание; 3 – защитный слой; 4 – выводы.

Таблица 1

Основные сведения об объемных резисторах

Тип резистора	Номинальная мощность рассеяния, Вт	Диапазон Rномин.	Предельное рабочее напряжение	Размеры, мм			Масса, г (не более)
				L	B	H
ТВО-0,125	0,125	3 Ом-0,1 МОм	100 В	8	1,4	2,5	0,2
ТВО-0,25	0,25	3 Ом-0,51 МОм	300 В	13,5	2,2	3,7	0,6
ТВО-0,5	0,5	10 ОМ-1МОм	400 В	19	2,2	3,7	0,7
ТВО-1	1	10 ОМ-1МОм	500 В	29,5	4	5	2,6
ТВО-2	2	10 ОМ-1МОм	750 В	36,5	5	6	4,1
ТВО-5	5	27 Ом-1 МОм	1500 В	77	9,5	11,5	3,0
ТВО-10	10	27 Ом-1 МОм	3000 В	112	10,5	15	6,0
ТВО-20	20	24 Ом-0,1 МОм	1400 В	112	19,5	22,5	150
ТВО-60	60	24 Ом-0,1 МОм	2450 В	186	28	47	350

 

Для использования в высоковольтной аппаратуре выпускают пленочные резисторы КЭВ (композиционные, эмалированные, высоковольтные).

Конструкция пленочных резисторов с композиционным лакосажевым резистивным слоем показана на рис. 6

 

Рис. 6. Конструкция композиционных пленочных резисторов: а – резистор КЛМ; б – КВМ; в – КИМ-0,125; 1- изоляционное основание; 2 – вывод; 3 – резистивный слой; 4 – контактный слой

 

Композиционные резисторы недорогие, обладают повышенной надежностью в эксплуатации и широко применяются в аппаратуре общего назначения.

Недостатками композиционных резисторов являются, как правило, худшие (чем у металлопленочных) электрические параметры – сравнительно большой уровень собственных шумов и большая зависимость сопротивления от приложенного напряжения, рассеиваемой мощности, температуры окружающей среды, частоты.

Проволочные резисторы

В электронной аппаратуре проволочные резисторы применяются в цепях постоянного и переменного тока не очень высоких частот. На этих частотах проволочные резисторы обладают рядом преимуществ, важнейшие из которых следующие:

- возможность изготовления резисторов с очень малыми отклонениями сопротивления от номинального значения;

- высокая стабильность сопротивления резистора при изменении внешних условий;

- малый температурный коэффициент сопротивления;

- меньший уровень собственных шумов за счет отсутствия токовых шумов;

- большая допустимая мощность рассеяния;

- высокая износоустойчивость.

Постоянные проволочные резисторы обычно выполнят на цилиндрическом изоляционном основании (чаще всего трубчатом, керамическом) с однослойной или многослойной обмотками. Существуют и бескаркасные конструкции резисторов. Провод и контактные узлы защищают, как правило, эмалевыми покрытиями.

Применение проволочных резисторов позволяет конструировать аппаратуру с повышенными требованиями к точности и стабильности работы. В измерительной аппаратуре часто используются прецизионные проволочные резисторы.

Проволочные резисторы обладают заметными паразитными реактивными параметрами, и поэтому применяются лишь на сравнительно невысоких частотах. Для уменьшения паразитных параметров проволочных резисторов применяются намотки специальных видов.

В качестве обмоточных проводов используются провода диаметром от 0,03-0,05 мм из сплавов высокого сопротивления: манганина, константана, нихрома, фехрали и сплавов на основе благородных металлов.

Миниатюрные проволочные резисторы изготовляются из микропровода в стеклянной изоляции с погонным сопротивлением, доходящим до 200 кОм/м и диаметром до 0,02 мм.

Промышленность выпускает ряд стандартных проволочных резисторов широкого применения, среди которых большое распространение получили постоянные стеклованные резисторы типа ПЭВ (проволочные эмалированные влагостойкие) и регулировочные ПЭВР, которые могут работать в диапазоне температур (–60 ÷ +155)°С.

Резисторы ПЭВР отличаются от резисторов ПЭВ наличием хомутика, перемещением которого вдоль корпуса можно изменять сопротивление. Для контакта хомута с витками на боковой поверхности резистора имеется дорожка, очищенная от стеклоэмали. Недостатками резисторов типа ПЭВ являются сравнительно низкая надежность и недостаточная влагостойкость.

Резисторы ПЭВТ (теплостойкие) по конструкции аналогичны ПЭВ, но имеют повышенную теплостойкость. Большей надежностью отличаются резисторы типа С5-35 и С5-36, которые по основным электрическим параметрам аналогичны резисторам ПЭВ. Резистивный провод и контактные узлы прецизионных и полупрецизионных резисторов обычно защищают компаундом и металлическими или керамическими чехлами.

Резисторы изготавливают из микропровода в стеклянной изоляции, характеризуются большим сопротивлением, высокой точностью изготовления и стабильностью. Недостатком их являются невысокая надежность и теплостойкость. Так например, резистор МВС может работать в цепях постоянного тока в сравнительно узком диапазоне температур 280-375 К и относительной влажности воздуха не более 80%. Основные характеристики проволочных резисторов приведены в табл.[2].

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: