19357

Проволочные и непроволочные резисторы

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция №9 Проволочные и непроволочные резисторы Проволочные резисторы обычно предназначены для установки в те цепи где на них происходит рассеяние значительных мощностей причем компонент рассчитанный на мощность 50 Вт является достаточно распространенным возм...

Русский

2013-07-12

51.5 KB

9 чел.

Лекция №9

Проволочные и непроволочные резисторы

Проволочные резисторы обычно предназначены для установки в те цепи, где на них происходит рассеяние значительных мощностей, причем, компонент, рассчитанный на мощность 50 Вт, является достаточно распространенным, возможно найти компоненты, рассчитанные на мощности до 1 кВт. Значения сопротивлений таких резисторов перекрывают несколько разрядов, как и у пленочных металлизированных резисторов, однако предельное значение сопротивления составляет, как правило, около 100 Ом.

В процессе производства проволочных резисторов также в качестве основы для нанесения резистивного материала используются керамические прутки или трубочки. Однако в качестве резистивного материала используется высокоомная проволока или лента, которая навивается на стержень, а затем ее концы привариваются к торцевым колпачкам, к которым впоследствии привариваются выводы резистора. Резисторы, имеющие небольшую мощность рассеяния (до 20 Вт) затем покрываются керамической глазурью, предотвращающей смещение витков проволоки, а также герметизирующей сам элемент. Резисторы, рассчитанные на большие мощности, могут иметь навинчивающиеся торцевые колпачки и устанавливаться в прессованные алюминиевые экраны, обеспечивающие хороший теплоотвод от резистивного элемента к внешнему теплоотводящему радиатору. Однако резисторы с высокими значениями сопротивлений имеют, как правило, большое количество плотно расположенных витков из тонкого высокоомного провода, поэтому вероятность развития дугового разряда между соседними витками определяет величину рабочего напряжения, а этот фактор может оказать большее влияние на максимально допустимую мощность рассеяния.

Процесс старения проволочных резисторов

Скроджи (Scroggie) в своей работе указал, что в силу того, что проволока резистора в процессе намотки должна иметь определенное натяжение для обеспечения равномерной намотки витков, то такое натяжение вызывает в проволоке напряжения, которые ослабевают со временем, вызывая изменения в сопротивлении резистора. Он также предположил, что этот процесс может быть ускорен путем прогрева резистора в печи при температуре 135 °С в течение 24 часов. Автор попытался проверить эту гипотезу. Он предварительно замерил сопротивления партии плакированных алюминием, проволочных резисторов, затем поместил их в бытовую электропечь на день, установив минимальный нагрев, после этого охладил их вместе с печью до комнатной температуры. После всех манипуляций автор вновь замерил сопротивления. Использование даже простого цифрового 3,5 разрядного измерителя позволило установить существенное изменение сопротивления: для резисторов, хранящихся после изготовления свыше четырех лет, разницы при измерении сопротивлений обнаружено не было, однако для свежеизготовленных резисторов такая разница достигала 0,5% величины сопротивления. Поэтому представляется достаточно разумным проводить искусственное старение проволочных резисторов, которые предполагается использовать в качестве анодной нагрузки в дифференциальном усилителе, до того, как проводить операцию по согласованию нагрузок.

Шумы и индуктивность проволочных резисторов

Так как резистивным элементом пленочных резисторов является тонкая спиралеобразная дорожка, то величина избыточного шума в них пропорциональна падению на них постоянного напряжения (примерно 0,1 мкВ/В). В противоположность этому, влияние дефектов поверхностных слов (если их рассматривать относительно площади поперечного сечения проволоки, используемой в проволочных резисторах) будет составлять незначительную долю, поэтому влияние избыточных шумов можно считать несущественным, что позволяет с успехом использовать их в качестве идеальной анодной нагрузки в малошумящих предусилительных каскадах.

Проволочные резисторы наматываются подобно катушке дросселя, и даже в случае, когда для керамического сердечника относительная магнитная проницаемость μ ≈ 1 (что делает ее сравнимой с дросселем, не имеющим магнитного сердечника), все равно каждый проволочный резистор имеет индуктивное реактивное сопротивление, величина которого может достигать больших значений по сравнению с активным сопротивлением.

Непроволочные резисторы различают на резисторы поверхностного типа и объемные непроволочные резисторы. Возможная конструкция токопроводящих элементов непроволочных резисторов показана на рис.(см. кадры 6‑10).

В непроволочных резисторах поверхностного типа токопроводящий элемент выполнен в виде тонкого полупроводящего слоя (или пленки), нанесенного на изоляционное основание из высококачественной керамики или ситаллов, имеющее вид стрежня или трубки (см. кадр 6). На концах основания укреплены контакты. Для защиты токопроводящего элемента от внешних воздействий резистор покрывается лаком или опрессовывается пластмассой. Свойства таких резисторов определяются составом токопроводящего слоя.

Получить резисторы с широкой шкалой номинальных значений (например, от десятков ом до сотен мегом) только на счет выбора материала токопроводящего слоя и его толщины при неизменных габаритах резистора технологически сложно и экономически невыгодно. Кроме того, при весьма тонком проводящем слое, который необходим для резисторов больших номиналов, резко возрастает ТКС резистора. Поэтому для получения больших величин сопротивлений меняют длину и сечение токопроводящего слоя резистора нарезанием на этом слое изолирующей спиральной канавки (см. кадры 6,7). Чем меньше шаг спирали, тем больше длина токопроводящего слоя, тем меньше его ширина (и сечение) и тем больше сопротивление резистора. Следует, однако, заметить, что при нарезании канавки резко возрастает собственная индуктивность резистора. Поэтому в цепях высокой частоты необходимо использовать резисторы без спиральной нарезки.

К непроволочным резисторам поверхностного типа относятся углеродистые, металлопленочные (их еще называют металлизированными, металлофольговыми), металлоокисные и пленочные ком­позиционные.

Проводящим элементом углеродистых резисторов является пленка пиролитического углерода, в который часто добавляют до 4% бора для стабилизации характеристик резистора во времени. Такие резисторы имеют небольшой уровень собственных шумов и малый отрицательный ТКС, стойки к импульсным перегрузкам, величина их сопротивления незначительно изменяется от величины и частоты приложенного напряжения. Углеродистые резисторы изготовляются прецизионными и высокочастотными на частоты до 1 ГГц (в виде шайб, стержней, пластинок).

В металлопленочных резисторах проводящим элементом является пленка специального сплава из нескольких компонентов (Fe, Si, Ni, Cr) в различных процентных соотношениях. Пленка наносится на основание резистора метода­ми вакуумного испарения или катодного распыления. По основным электрическим характеристикам металлопленочные резисторы несколько превосходят углеродистые: они более стабильны и теплостойки, имеют при одинаковой мощности рассеяния меньшие размеры. К их недостаткам относятся пониженная устойчивость к им­пульсным нагрузкам (из-за неоднородности токопроводящей пленки), худшие, чем у углеродистых резисторов, частотные свойства и знакопеременный ТКС.

В металлоокисных резисторах проводящим элементом чаще всего служит осажденная химическим путем пленка двуокиси олова SnO2, обладающая хорошей адгезией к основанию резистора. Такие резисторы отличаются повышенными стабильностью, теплостойкостью и электрической прочностью, стойкостью по отношению к химическим воздействиям и малым уровнем собственных шумов. Металлоокисные резисторы выпускаются в высокочас­тотном и высоковольтном вариантах, однако их номиналы не превышают сотен ом - единиц килоом.

В пленочных  композиционных резисторах роль проводящего элемента выполняет пленка из полупроводящей композиции - смеси проводящего материала (сажа, графит) со связующим материалом (полиэфирная смола). Пленка наносится на стеклянный стержень методом накатки с последующей термообработкой. Достоинствами таких резисторов являются простота их изготовле­ния и высокая надежность, обусловленная значительной толщиной токопроводящего слоя (до 50 мкм), недостатками - низкая стабильность и довольно высокий уровень собственных шумов.

В объемных непроволочных резисторах токопроводящий элемент выполнен в виде стержня из проводящей композиции. Проволочные выводы резистора впрессованы в концы токопроводящего элемента, а весь резистор опрессован стеклокерамикой или пластмассой (см. кадр 8). В зависимости от состава композиции различают резисторы углекерамические, металлокерамические, лакосажевые и т.п.

Объемные резисторы более дешевы и просты в производстве, чем резисторы поверхностного типа. Наружная изоляционная опрессовка дает возможность сделать монтаж радиосхемы более компак­тным без опасения короткого замыкания между соседними деталями. Большое сечение токопроводящего элемента обеспечивает пониженную чувствительность резистора к кратковременным перегрузкам и повышенную надежность, особенно при длительной работе в тяжелых климатических условиях. Существенным недостатком объемных композиционных резисторов является высокий уровень собственных шумов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69102. Локалізація імен. Різновиди параметрів. Процес виклику підпрограм 89.5 KB
  Один з ефективних способів створення великих програм, технологія низхідного проектування, полягає в їх конструюванні за принципом «розділяй і пануй»: програма розглядається як набір маленьких фрагментів, кожний з яких виконує певну логічно завершену дію, може бути виконаний декілька...
69103. Рекурсія. Рекурсивні означення та підпрограми 104.5 KB
  Кожний ідентифікатор у програмі характеризується областю дії імені або областю видимості. Область видимості ідентифікатора - це область программ, в якій можна посилатися на даний ідентифікатор. У мові Раsсаl припускається довільна послідовність і кількість розділів, в яких іменуються ті чи інші об’єкти.
69104. Ініціалізація графічного режиму 52 KB
  Відеоадаптер персонального комп’ютера може працювати в одному із двох режимів - текстовому або графічному. У текстовому режимі на екрані дисплея відображаються лише символи. У графічному режимі мінімальним елементом зображення на екрані дисплея є піксел, або графічна точка.
69105. Графічні процедури й функції 80 KB
  Використання інших кольорових відтінків вимагає доволі складної техніки керування кольоровими палітрами, але її розгляд не належить до кола завдань даного підручника. Синтаксис процедур і функцій, що встановлюють кольори ліній і фону, наведено в табл. 5.1. Зазначимо, що установка кольору впливає...
69106. Побудова графіків функцій. Претворення координат і об’єктів 63 KB
  Для зображення графіка слід перевести логічні координати його точок у їх екранні еквіваленти. 3 урахуванням того що центр логічної системи координат збігається із центром екрана а також того що напрям екранної вісі ординат є зворотним до напряму логічної вісі ординат отримаемо таку формулу...
69107. Анімаційні ефекти 46.5 KB
  Найпростіший спосіб реалізації цього ефекту полягає в тому щоб намалювати зображення певним кольором а потім приховати його шляхом повторного малювання в тих самих графічних координатах кольором фону. Наступного разу зображення відтворюється вже в нових координатах.
69108. Фрактальні зображення 49.5 KB
  Залежно від початкових умов функція що описує таку систему перетворень може наблизитися до нескінченності збігтися до певного скінченного числа числового діапазону або нескінченно варіюватися у певному діапазоні. Множина Мандельброта визначається таким рівнянням...
69109. Теорія і методи структурного програмування 143 KB
  Згодом вона поділяється на підпрограми які декомпонуються на підмодулі наступного рівня. Під час низхідного проектування програми на верхніх рівнях абстракції деталі приховують а на нижніх рівнях вони описуються конкретною мовою програмування.
69110. Використання модулів у Borland Pascal 7.0. Структура модуля 55 KB
  Структура модуля. Структура модуля 3. До складу модуля можна включати оголошення констант типів змінних а також оголошення і реалізацію процедур і функцій. Структура модуля Модуль складається із заголовка інтерфейсної реалізаційної й ініціалізаційної частин.