Резисторы. Параметры. Маркировка

 

План:

 

1.
Параметры резисторов

2.
Маркировка

 

Ключевые слова:

Номинальное сопротивление, допустимое отклонение, номинальная мощность рассеивания, предельное рабочее напряжение, температурный коэффициент сопротивления, коэффициент старения, коэффициент напряжения, ЭДС шумов резистора.

3.1 Параметры резисторов.

Параметры резисторов характеризуют эксплуатационные возможности применения конкретного типа резистора в конкретной электрической схеме.

Сопротивление - величина, характеризующая противодействие электрической цепи (или её участка) электрическому току, измеряется в омах. Электрическое сопротивление обусловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды при необратимом преобразовании электрической энергии (преимущественно в тепловую) Электрическое сопротивление называется сопротивлением активным. Электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется сопротивлением реактивным.

Номинальное сопротивление R_ном и его допустимое отклонение от номинала ±DR являются основными параметрами резисторов. Номиналы сопротивлений стандартизованы в соответствии с ГОСТ 10318-74, а допустимые отклонения - в соответствии с ГОСТ 9664-74. 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 (см. табл.2.1).

Таблица 3.1 Ряды номинальных сопротивлений резисторов

Е24	Е12	Е6
1,0	1,0	1,0
1,1	-	-
1,2	1,2	-
1,3	-	-
1,5	1,5	1,5
1,6	-	-
1,8	1,8	-
2,0	-	-
2,2	2,2	2,2
2,4	-	-
2,7	2,7	-
3,0	-	-
3,3	3,3	3,3
3,6	-	-
3,9	3,9	-
4,3	-	-
4,7	4,7	4,7
5,1	-	-
5,6	5,6	-
6,2	-	-
6,8	6,8	6,8
7,5	-	-
8,2	8,2	-
9,1	-	-

 

Номинальные значения сопротивлений определяются числовыми коэффициентами, входящими в табл.2.1, которые умножаются на 10ⁿ, где п -целое положительное число. Так например, числовому коэффициенту 1,0 соответствуют резисторы с номинальным сопротивлением, равным 10, 100, 1000 Ом и т.д.Допустимые отклонения от номинала для ряда Е6 составляют ±20%, для ряда Е12 - ± 10%, для ряда Е24 - ± 5%. Это значит, что резистор с сопротивлением 1,5к0м из ряда Е12 может обладать сопротивлением в пределах от 1,35 до 1,65к0м, а тот же резистор из ряда Е6 - в пределах от 1,2 до 1,8 кОм. Числовые коэффициенты, определяющие номинальные значения сопротивлений, подобраны так, что образуется непрерывная шкала сопротивлений, т.е. максимально возможное сопротивление какого-либо номинала совпадает (или несколько больше) с минимальной величиной сопротивления соседнего номинала.

Прецизионные резисторы имеют отклонения от номинала ±2%; ±1%;±0,5%; ±0,2%; ±0,1%; ±0,05%; ±0,02% и ±0,01%.

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 в нем 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

 

PВЫД = UI

( 3.1 )

Мощность, рассеиваемая резистором в окружающую среду, пропорциональна разности температур резистора T_R и окружающей среды Т_O

 

(3.2)

и зависит от условий охлаждения резистора, определяемых величиной теплового сопротивления R_ткоторое тем меньше, чем больше поверхность резистора и теплопроводность материала резистора.

Из условия баланса мощностей можно определить температуру резистора, что наглядно показано на рис. 3.1 а.

 

(3.3)

 

Рисунок 3.1

а) определение температуры резистора из условия баланса мощностей, б) уменьшение мощности, выделяемой в резисторе, в) зависимость мощности от температуры окружающей среды

Следовательно, при увеличении мощности, выделяемой в резисторе, возрастает его температура T_{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 T_R , как следует из вышеизложенного, зависит также от температуры окружающей среды. Если она очень высока, то температура T_R может превысить максимальную, чтобы этого не произошло, необходимо уменьшать мощность, выделяемую в резисторе (3.1, б). Для всех типов резисторов в ТУ оговариваются указанные зависимости мощности от температуры окружающей среды (рис.3.1,в). Номинальные мощности стандартизованы (ГОСТ 9663-61 ) и соответствуют ряду: 0,01; 0,025; 0,05; 0,121; 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 конструкцией резистора и рассчитывается по формуле:

 

(3.4)

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:

 

(3.5)

где Р - давление в мм рт. ст., l - длина резистора в см.

Величина U_пред указывает в ТУ, она 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

 

(3.6)

Он 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 отдельными "островками". У различных резисторов эта величина лежит в пределах ± (7-12)10^-4.

Коэффициент старения характеризует изменение сопротивления, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счет процессов окисления, кристаллизации и т.д.

 

(3.7)

В ТУ обычно указывается относительное изменение сопротивления в процентах за определенное время (1000 или 10000 ч).

Коэффициент напряжения К_н характеризует влияние величины приложенного напряжения на сопротивление. В некоторых типах резисторов при высоких напряжениях изменяется величина сопротивления. В непроволочных резисторах это обусловлено уменьшением контактного сопротивления между отдельными зернами резистивной пленки. В проволочных резисторах это обусловлено дополнительным разогревом проволоки при повышенных напряжениях:

 

(3.8)

где R₁₀₀- сопротивление резистора при напряжении U_ПРЕД,

R₁₀ -сопротивление резистора при напряжении 0,1 _Uпред.

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, практически равномерным спектром. Величина ЭДС тепловых шумов определяется соотношением:

 

(3.9)

где К = 1,38 · 10 ^-23 Д ж/град- постоянная Больцмана,

Т - абсолютная температура в градусах шкалы Кельвина,

R - сопротивление. Ом,

Df- полоса частот, в которой измеряются шумы. При комнатной температуре (Т =300° К)

 

( 3.10 )

Если резистор включен на входе высокочувствительного усилителя, то на его выходе будет слышен характерный шум. Уменьшить уровень этих шумов можно лишь уменьшая величину сопротивления Rили температуру 7.

Помимо тепловых шумов существует токовый шум, возникающий при протекании через резистор тока. Этот шум обусловлен дискретной структурой резистивного элемента. При протекании тока возникают местные перегревы, в результате которых изменяются контакты между отдельными частицами токопроводящего слоя и, следовательно, флюктуирует (изменяется) величина сопротивления, что ведет к появлению между выводами резистора ЭДС токовых шумов Е_i . Токовый шум, также как и тепловой, имеет непрерывный спектр, но интенсивность его увеличивается в области низких частот.

Поскольку величина тока, протекающего через резистор, зависит от величины приложенного напряжения U, то в первом приближении можно считать, что

 

Ei= КiU

(3.11)

где К_i - коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств резистивного слоя и полосы частот. Величина К_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 К_i£1,5 мкВ/В, у композиционных поверхностных К_i£ 40 мкВ/В, у композиционных объемных 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.

3.2 Маркировка резисторов

До 1968г. обозначение резисторов состояло из букв, отражающих конструктивно-технологические особенности данного типа резистора, например, МЛТ - металлопленочный лакированный теплостойкий.

С 1968г. в соответствии с ГОСТ 13453-68 постоянные резисторы стали обозначаться буквой С, а переменные буквами СП. По конструкции токонесущей части резисторы были разделены на шесть групп:

1 - непроволочные углеродистые или бороуглеродистые,

2- непроволочные металлопленочные или металлоокисные,

3- непроволочные тонкопленочные композиционные,

4- непроволочные объемные композиционные,

5- проволочные,

6- резисторы для сверхвысоких частот.

Согласно ГОСТ в обозначении резисторов после букв С или СП стоит цифра, указывающая номер группы, а затем через дефис - номер конкретной конструкции резистора. Например, обозначение С2-8: резистор постоянный второй группы, восьмой вариант конструкции.

С 1980г. стала применяться другая система обозначений, также состоящая из трех элементов.

Первый элемент - буквенный:

Р - постоянный резистор, РП - переменный резистор, РН - набор резисторов.

Второй элемент - цифра:

1 - непроволочный резистор, 2 - проволочный резистор.

Третий элемент - цифра, обозначающая разновидность конструкции.

Например, Р2-15 означает: резистор постоянный, проволочный, 15 вариант конструкции.

В конструкторской документации помимо типа резистора указывается номинальная мощность, номинальное сопротивление, допуск на сопротивления и ряд других параметров.

На принципиальных схемах резисторы изображаются в виде прямоугольника с указанием величины сопротивления, мощности и порядкового номера.

Рисунок 3.2. Обозначения резисторов на схемах.

Величина мощности указывается наклонными, продольными или поперечными линиями внутри прямоугольника: а) 0,125 Вт; б) 0.25 Вт; в) 0,5 Вт; г) 11 Вт; д) 2 Вт. Изображение переменных резисторов показано на рис. 2.9, е, а подстроечных - на рис. 2.9,ж

Основные параметры резисторов указываются на его корпусе, но для миниатюрных резисторов не хватает места на корпусе, поэтому ГОСТ 11076 - 69 предусматривает сокращенную буквенно-кодовую маркировку. При такой маркировке вместо запятой в наборе цифр, указывающих номинальное значение сопротивления, ставят букву, указывающую, в каких единицах выраженно сопротивление: R (или Е) - в Омах, К - в килоомах, М - мегаомах, G - гигаомах, Т - тераомах. При этом ноль, стоящий до или после запятой, не ставят. После указания величины номинального сопротивления ставится буква, обозначающая допуск, в соответствии с таблицей 3.2.

Кроме того, в последние годы в соответствии с СТ СЭВ 1810 - 79 стала применяться международная система обозначений в соответствии таблицей 3.3.

Например, резистор с сопротивлением 0,47 кОм и допуском 20% маркируется К47В или К47М.

Таблица 3.2 Буквы, обозначающие допустимое отклонение сопротивления резистора в соответствие с ГОСТ 11076-69.

Допустимое отклонение, %	±0,1	±0,2	±0,5	±1	±2	±5	±10	±20	±30
Обозначение	Ж	У	Д	Р	Л	И	С	В	Ф

Таблица 3.3 Буквы, обозначающие допустимое отклонение сопротивления резистора в соответствие с международной системой обозначений.

Допустимое отклонение, %	±0,001	±0,002	±0,005	±0,01	±0,02	± 0,05
Обозначение	Е	L	R	P	U	X
Допустимое отклонение, %	±0,1	±0,25	±0,5	±1	±2	±5	±10	±20	±30
Обозначение	B	С	D	F	G	I	К	M	N

Помимо буквенно-цифровой применяется цветовая индексация величины номинального сопротивления и допуска на корпусе резистора (ГОСТ 17598-72). Вблизи одного из торцов корпуса наносятся 4 цветных полоски: первая обозначает первую цифру номинала, вторая обозначает вторую цифру номинала, третья -множитель; четвертая - величину допуска, цвет полосок стандартизован.

Контрольные вопросы

1.
Как стандартизована величина номинального сопротивления?

2.
Что такое номинальное напряжение?

3.
Что такое номинальная мощность рассеяния?

4.
Закон Ома?

5.
Маркировка резисторов?

6.
От каких факторов зависит надежность резисторов?

7.
Какими буквами обозначаются постоянные и переменные резисторы?

8.
Что означает цифра, стоящая за буквенным обозначением на резисторе?

9.
Как обозначают резисторы на схемах?

10.
Как обозначают номинальную мощность рассеяния резистора на схеме?

Лекция №4.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: