Резисторы

Резисторы — это наиболее распространенные элементы электронной аппаратуры, с помощью которых осуществляется регулирование и распределение электрической энергии между цепями и элементами схем. В цепях переменного тока резисторы представляют собой активную нагрузку, сдвиг фаз между током и напряжением в таких цепях равен нулю. По назначению резисторы подразделяются на резисторы общего назначения, прецизионные, высокочастотные, высокомегомные, высоковольтные, специального назначения. По эксплуатационным характеристикам резисторы могут быть термостойкими, влагостойкими, вибро- и ударопрочными, высоконадежными. По виду токопроводящего элемента резисторы подразделяются на проволочные и непроволочные. В проволочных резисторах токопроводящим элементом является намотанная на каркас проволока, изготовленная из материалов с высоким удельным электрическим сопротивлением. В непроволочных резисторах токопроводящим элементом является углерод, металлы, их сплавы или оксиды либо композиции проводников и диэлектриков, выполненные в виде тонкой пленки или объема. По характеру изменения сопротивления резисторы подразделяются на постоянные и переменные, которые, в свою очередь, подразделяются на подстроечные (сопротивление изменяется при технической регулировке) и регулировочные (сопротивление регулируется во время функционирования аппаратуры).

К основным параметрам резисторов относятся.

• Номинальное сопротивление и его допустимое отклонение. Под номинальным сопротивлением понимают значение сопротивления, на которое рассчитан резистор и которое указывается на нем или в сопроводительной документации. Выпускаются резисторы по стандартным шкалам с регламентированными классами точности. Класс точности резисторов определяется относительным отклонением от номинала в процентах. Основная единица измерения сопротивления резисторов — Ом. Используются кратные ей единицы: килом (кОм), мегаом (МОм), гигаом (ГОм), тераом (ТОм).

• Номинальная мощность рассеяния. Под номинальной мощностью рассеяния понимают максимально допустимую мощность, которую резистор может рассеивать при длительной электрической нагрузке в нормальных условиях без изменения электрических параметров выше норм, указанных в технических условиях на него. Промышленность выпускает резисторы с номинальными мощностями рассеяния от 0, 001 до 500 Вт. Значения мощностей стандартизированы, наиболее часто используются в электронных схемах резисторы мощностью 0, 125,..., 0, 25,..., 0, 5,..., 1,..., 2 Вт, в электрооборудовании — до 500 Вт и выше.

• Предельное рабочее напряжение. Под предельным рабочим напряжением понимают максимально допустимое напряжение, приложенное к выводам резистора, которое не вызывает превышения норм технических условий на электрические параметры.

• Температурный коэффициент сопротивления. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 °С и выражается в 1/°С:

где Δ R — абсолютное изменение сопротивления резистора, Ом, под влиянием температуры; R₀ — сопротивление резистора, Ом, при нормальной температуре; Δ t — изменение температуры, ^оС.

• Уровень собственных шумов. Шум представляет собой переменную составляющую, накладываемую на постоянный уровень напряжения резистора, что создает помехи для прохождения сигнала и ограничивает чувствительность приемных трактов электронной аппаратуры. Собственные шумы резисторов имеют двоякую природу: это так называемые «тепловые» и «токовые» шумы. В переменных резисторах наблюдаются шумы, вызванные изменением сопротивления контактной пары за счет изменяющегося во времени давления между контактами.

К группе резисторов общего назначения относятся резисторы, используемые в качестве элементов аппаратуры средней точности (5...20 %), с номинальными значениями сопротивлений от 1 Ом до 1 ГОм, рабочими напряжениями в пределах сотен вольт, диапазоном номинальных мощностей рассеяния обычно 0, 125... 2 Вт и частотным диапазоном применения до десятков мегагерц. Среднее значение ТКС» 10^-3 1 /°С.

Углеродистые резисторы предназначены для работы в цепях переменного и импульсного токов в радиотехнической и электронной аппаратуре. Для большинства резисторов этой группы максимальная рабочая температура достигает 100 ^оС. Резисторы этой группы более высокочастотны, чем остальные, так как обладают меньшей паразитной емкостью.

Металлопленочные резисторы предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов в условиях нормального и тропического климата. Они теплостойки, влагостойки, обладают повышенной механической прочностью. Их часто используют в обычной электронной аппаратуре широкого потребления и аппаратуре специального назначения, в особенности малогабаритной.

Композиционные резисторы используют для тех же целей, что углеродистые и металлопленочные. Отличительными особенностями резисторов этой группы является высокая вибропрочность за счет запрессовки выводов в основание резисторов, большой уровень собственных шумов (до 10 мкВ/В) и зависимость сопротивления от приложенного напряжения.

Проволочные резисторы обладают повышенной температурной стабильностью и термостойкостью. Основными недостатками проволочных резисторов являются ограниченный диапазон сопротивления (до сотен кОм) и высокая стоимость.

Переменные резисторы общего назначения в большинстве случаев относятся к композиционным непроволочным резисторам.

Прецизионные резисторы — это резисторы повышенной точности (0, 05...5)%) и стабильности (ТКС» 10^-4 1/°С), с номинальным сопротивлением от 1 Ом до 1М0м, предельными рабочими напряжениями не более сотен вольт, диапазоном номинальных мощностей рассеяния в пределах 0, 05...2 Вт и максимально допустимой частотой до единиц мегагерц. Прецизионные резисторы применяют в точной измерительной аппаратуре и ответственных цепях аппаратуры специального назначения. Часто их используют как элементы магазинов сопротивлений в цепях делителей и шунтов повышенной точности, а также в качестве различных датчиков и нагрузок схем.

К группе высокочастотных относятся резисторы, выполняющие свои функции без существенного изменения сопротивления на частотах более 10 МГц. Это низкоомные резисторы с сопротивлением от единиц до сотен Ом, средней точности (5...20 %), средней стабильности (ТКС = 5 • 10^-4 1/°С). Их номинальная мощность рассеяния находится в пределах 0, 1...200 Вт, рабочие напряжения не превышают сотен вольт. Эти резисторы обычно используют при конструировании высокочастотных трактов и СВЧ-трактов аппаратуры в качестве согласующих нагрузок. Они находят применение в измерительной и приемопередающей аппаратуре.

Условные графические обозначения резисторов на принципиальных электрических схемах приведены на рис. 12.

Резисторы специального назначения относятся к элементам, принцип работы которых основан на изменении сопротивления в зависимости от приложенного напряжения (варисторы), освещенности (фоторезисторы), температуры (терморезизисторы) и др.

Рис. 12 а- постоянный 0, 125 Вт; б- переменные; в- подстроечный

На Рис. 13 приведена вольт-амперная характеристика(а) и УГО (б) варистора.

Рис.13

На Рис. 14 приведена вольт-амперная характеристика(а) и УГО (б) фоторезистора при различных величинах облучающего светового потока Ф.

Рис.14 Рис. 15

Терморезисторы — нелинейные резисторы с большим значением ТКС. Примерный диапазон значений ТКС — 0, 02... 0, 08 1/°С. У большинства терморезисторов ТКС отрицательный, терморезисторы с положительным значением ТКС называются позисторами.

На рис. 15 приведена зависимость сопротивления терморезистора от температуры и его УГО на принципиальных электрических схемах.