Ім'я файлу: Реферат_Резистор.docx
Розширення: docx
Розмір: 506кб.
Дата: 24.11.2021
скачати


План:

1. Поняття про резистор.

1.1. Резистори постійного опору.

1.2. Резистори змінного опору.

1.3. Резистори підстроювальні.

1.4. Спеціальні резистори:

1.4.а. Варистори.

1.4.б. Фоторезистори.

1.4.в. Тензорезистори.

1.4.г. Терморезистори.

2. Характеристики резистора.

2.1. Електричний опір .

2.2. Потужність.

2.3. Допуск.

2.4. Номінальна потужність розсіювання.

2.5. Електрична міцність.

2.6. Температурний коефіцієнт опору.

2.7. Рівень шумів резистора.

2.8. Позначення резисторів на принципових електричних схемах.

2.9. З’єднання резисторів.

2.9.а. Послідовне.

2.9.б. Паралельне.

2.9.г. Змішане.

2.10. Маркування резисторів.

2.10.а. Маркування резисторів для навісного монтажу.

2.10.б. Для поверхневого монтажу.

3. Типи резисторів та їх особливості.

3.1. Дротяні.

3.2. Недротяні.

3.2.а. Тонкоплівкові .

3.2.б. Об’ємні.

3.3. Змінні недротяні резистори круглої форми.

3.4. Постійні резистори для поверхневого монтажу.

3.5. Високомегаомні.

3.6. Прецизійні резистори.

3.7. Високочастотні використовуються.

4. Джерела.

Одним з найбільш популярних елементів РЕА вже не перше десятиліття посідає резистор, щоб зрозуміти його значимість у цій сфері потрібно крок за кроком розібрати усі його складові.

Резистор – це базовий компонент, який використовується у всіх електронних схемах, пасивний елемент, який чинить опір потоку електронів. Таким чином, через нього проходить тільки певно кількість струму. Струм перетворюється в тепло.

За характером зміни опору розрізняють на резистори постійного, змінного опору, підстроювальні та спеціальні.

Резистори постійного опору – резистори, опір яких під час експлуатації та регулювання не змінюється. Використовуються як навантаження підсилювальних каскадів, в фільтрах кіл живлення та подільників напруги, добав очних опорів та шунтів вимірювальних приладів та інше. В складних РЕА кількість резисторів може сягати до декілька тисяч. Тому основні типи резисторів стандартизовані і є виробами масового виробництва.

Резистори змінного опору – резистори, опір яких регулюються під час експлуатації. Такий резистор має додатковий третій вивід, з’єднаний з рухомим контактом, який можна плавно переміщувати вздовж струмопровідного елементу. Використовуються для плавного регулювання підсилення, рівнів напруг та інше. Багато резисторів змінного опору стандартизовані та є виробами масового виробництва. Позначення резисторів:

Резистори підстроювальні – це резистори, опір яких має змінюватися при заводських регулюваннях та залишатися постійним в процесі експлуатації. Призначені для точної установки значення опору при разовому чи періодичному регулюванню. Підстроювальні резистори – це спрощений варіант резисторів змінного опору, який розрахований на незначну кількість циклів настроювання (до 103 циклів) та мають стопор.

Спеціальні резистори – резистори, опір яких змінюється під дією зовнішніх чинників. До них відносяться:

    • Варистори – напівпровідникові резистори, опір яких зменшується при збільшенні підведеної напруги. Використовуються в стабілізаторах та обмежувачах напруги.

    • Фоторезистори – опір залежать від освітлення. Використовуються як датчики освітленості в системах автоматики та телеметрії. У парі зі світлодіодом фоторезистор утворює оптрон – прилад, вякому конструктивно пов’язані між собою джерело та приймач світла оптичним каналом.

    • Тензорезистори – резистори, опір яких змінюється при механічних деформаціях. Виготовляються з фольги чи дроту, що приклеюється на гнучку основу, або у вигляді напівпровідникових пластин чи плівок. Використовуються в різних датчиках механічних величин (переміщення, тиску таке інше).

    • Терморезистори – резистори, які мають значну залежність опору від температури, найчастіше це нелінійна залежність. Поділяються на термістори (ТКР – негативний) та позистори (ТКР – позитивний). Використовуються як датчики температури в вимірювальних приладах та колах термостабілізації.

Розрізняють два стандарти, які використовуються для позначення символу резистора, а саме Інститут інженерів х електротехніки та електроніки (ІЕЕЕ) і Міжнародна електротехнічна комісія (ІЕС).



Рис 1. Позначення резисторів

Характеристики резистора:

Основною характеристикою резисторів є електричний опір{\displaystyle R\,}R. Електричний опір вимірюється в Омах (на честь фізика Георг Симон Ома), використовується у випадках лінійної залежності електричного струму в провіднику від прикладеної напруги, і є коефіцієнтом пропорційності між падінням напруги U{\displaystyle U} й силою струму I{\displaystyle I}.

відповідно

Для резистора з опором R при проходженні струму із силою {\displaystyle I\,}I спад напруги {\displaystyle U\,}U на ньому складає:

{\displaystyle U=IR\,}

У свою чергу потужність Р, яка розсіюється на ньому під час роботи, дорівнює:



Таблиця 1



У таблиці вище наведені можливі варіанти розмірностей опору.

Допуск:

Наступною однією з найважливіших у роботі з резистором є його допуск, це максимально можливе відхилення фактичного опору(який ми отримуємо практично) від номінального. У разі якщо воно переходить за його рамки то це може свідчити про брак резистору або його непридатність, тобто вихід з ладу.

Для резисторів встановлено шість рядів номінальних величин опорів(ГОСТ 2825-67): Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Цифра після букви Е вказує кількість номінальних величин в ряду. Кожен ряд задається певними коефіцієнтами наведених нижче у таблиці.

Сучасні резистори мають такі значення допусків: ±0.01% ±0.1% ±0.02% ±0.2% ±0.05% ±0.5% ±0.25% ±1% ±2% ±5% ±10%, але це не виключає існування й ±20% та більше, хоч практичної користі з такою великою неточністю, як правило, недостатньо для більшості точних задач.

Таблиця 2. Номінальні ряди величин опорів резисторів.



Номінальна потужність розсіювання:

Під час роботи з резистором потрібно розуміти, що вся залишкова кількість струму, що не пройшла через резистор переходить у тепло, яке накопичується на резистивному елементі, а далі на й самому корпусі. Тому всю накоплену теплову енергію потрібно кудись розсіювати, сама здатність віддавати теплоту для роботи на температурі, що менше за критичну і є номінальною потужністю розсіювання.

У будь-який момент потужність P (Ватт), що споживається резистором опору R (Ом), дорівнює:

, де V (Вольт) - напруга на резисторі, а I (Ампер) - струм, що протікає через нього.

Дискретні резистори в електронних системах зазвичай мають потужність 1/10, 1/8 або 1/4 Вт. Зазвичай, вони поглинають набагато менше, ніж 1Ватт. Резистори, необхідні для розсіювання значної кількості енергії, особливо, що використовується в джерелах живлення, схемах перетворення потужності та підсилювачах потужності, як правило, називають резисторами живлення.

У разі перевищення потужності розсіювання, потужності самого резистора може виникнути пошкодження резистора(руйнування резистивного елементу, корпусу), провокуючи надмірний нагрів, що може бути причиною вигорання та виходу з ладу сусідніх елементів на платі чи займання, предметів які розташовані поруч. Також можна виділити вогнестійки резистори, головною особливістю яких є вихід з ладу перш ніж вони перейдуть критичну температуру нагріву

Електрична міцність:

Електричною міцністю резистора називають максимальну робочу напругу,

прикладену за короткий проміжок часу, яка гарантує працездатність резистора без ніякої шкоди для нього.

Температурний коефіцієнт опору:

Температурний коефіцієнт опору резистора (ТКR або a) визначається зміною величини опору резистора при зміни його температури на 1°С. Опір металевих і дротяних резисторів

Залежить від температури.



Характер зміни опору від температури практично лінійний оскільки коефіцієнти 2-го й 4-го порядку достатньо малі і при звичайних вимірах їх можна не враховувати.

Коефіцієнт а – має назву температурний коефіцієнт опору, Така залежність опору від температури дає змогу використовувати їх для вимірювання температури(у якості термомертра).

Залежність опору від температури для напівпровідникових резисторів може мати різній характер навіть експоненціальний, однак у практичному діапазоні температур і цю експоненційну залежність можна замінити лінійною.

Таблиця 3. Температурні коефіцієнти опору різних металів

Рівень шумів резистора:

На жаль, навіть з сучасними технологіями не можливо виготовити резистор без шумів, при температурі вище абсолютного нуля він є джерелом шуму. Обґрунтування цьому можна побачити в фундаментальній флуктуативно-дисипативній теоремі (у застосуванні до електричних кіл це твердження відоме також як теорема Найквіста). При істотно меншій частоті, ніж  {\displaystyle k_{B}T/h} (де {\displaystyle

k_{B}} kB — стала Больцмана{\displaystyle T} T — абсолютна температура, h {\displaystyle h} — стала Планка) спектр теплового шуму рівномірний («білий шум»),

спектральна густина шуму (перетворення Фур'є від корелятора напруг шуму) . Видно, що чим більший опір, тим більша ефективна напруга шуму, а також, що ефективна напруга шуму пропорційна квадратному кореню з температури. Та зрештою навіть при абсолютному нулі температур у резисторів, складених з квантових точкових контактів буде шум, який зумовлений Фермі-статистикою. Рожевий шум або складова інтенсивність якої обернена частоті(1/f) – основною причиною виникнення якого є перезарядження іонів домішок, на яких локалізовані електрони. Шуми резисторів виникають за рахунок проходження в них струму. У змінних резисторах є так звані «механічні» шуми, що виникають при роботі рухомих контактів.

Білий шум  постійний шум, спектральні складові якого рівномірно розподілені по всьому діапазону частот. Прикладами білого є шум водоспаду[1] або шум Шоткі на клемах великого опору. Назву одержав від білого світла, яке включає електромагнітні хвилі частот усього видимого діапазону електромагнітного випромінювання.

Роже́вий шум (флі́кер-шум) — шумспектральна густина якого змінюється з частотою f за законом 1/f. Цим забезпечується однакова енергія сигналу перешкоди на кожну октаву.


Рис 2. Діаграми спектрів білого та рожевого шуму.

Стабільність резистора:

Стабільністю резистора вважаться характеристика зміни його опору викликану впливом зовнішніх чинників (вологість, температура) або процесів у провідному шарі. Ці зміни можуть зникати уподовж певного часу без шкоди для резистора або викликати незворотні процеси, що значною мірою впливають на роботу резистора або унеможливлюють її.

Стабільність резисторів до дії вологи оцінюється коефіцієнтом вологостійкості, що виражає відносну зміну величини опору резистора в умовах підвищеної вологості, в порівнянні з величиною опору в нормальних умовах за певний період часу.

Також не менш важливою складоваю стабільності є старіння резистора(здатність працювати упродовж певного часу), це явище викликане електролітичними процесами, місцевими перегрівами резистивного елементу, деструкція матеріалів під дією електричного поля, нагрівання і несприятливих впливів навколишнього середовища, як вологость, сонячного світла (вигорання захисного шару резистора), тощо.

Позначення резисторів на принципових електричних схемах:



Рис 3. Європейські симоволи для позначення
резисторів у електричних схемах,
у тому числі і за ГОСТ 2.728-74

Таблиця 4. Умовні графічні позначення резисторів на принципових електричних схемах ГОСТ  2.728-74.

З’єднання резисторів:

Послідовне:

Для опору: ;

Для напруги: U ;

Для сили струму: I = I1 = I2=In.



Рис. 4а. Послідовне з’єднання резисторів.

Паралельне

Для опору: ;

Для напруги: U = U 1 = U 2= U n;

Для сили струму .



Рис. 4б. Паралельне з’єднання резисторів

Приклад розрахунку змішаного з’єднання:





Рис. 4в. Змішане з’єднання.

Маркування резисторів:

Як правило для спрощення роботи з ідентифікацією деталі на ній є своєрідна закодована характеристика, так і для резисторів можемо спостерігати такі позначення:



Рис 5. Приклад позначення резситорів(для навісного монтажу, SMD)

Для навісного монтажу:

Таблиця 5. Маркування резисторів для навісного монтажу.



Для поверхневого монтажу:

Маркування 3-ма цифрами:

Перші дві цифри значення в омах, а остання – кількість нулів. Застосовується для номінального ряду Е24 у межі допуску 1% та 5% типорозмірів 0603, 0805 та 1206. Буква R грає роль десяткової коми.

Приклад:

220 = 22 x 100 = 22Ω;

471 = 47 x 101 = 470Ω;

102 = 10 x 102 = 1000Ω;

3R3 = 3.3Ω;

Маркування 4-ма цифрами:

Перші три цифри вказують значення в омах, остання — число нулів. Поширюється на резистори з ряду номіналів Е96 з допуском 1 % типорозмірів 0805 та 1206. Буква R має значення десяткової коми.

Приклад:

4700 = 470 x 100 = 470Ω;

2001 = 200 x 101 = 2000Ω;

1002 = 100 x 102 = 10000Ω;

15R0 = 15.0Ω;

Типи резисторів та їх особливості:

Резистори поділяються на дротяні та недротяні.

Дротяні виготовляються намотуванням дроту з високоомного матеріалу на ізольовані термостійкі основи. Ці резистори забезпечують велику потужність, точність та малий рівень шумів. Недоліки: значна паразитна індуктивність, що обмежує їх частотний діапазон на рівні 103 ...104 Гц.

Постійні дротяні резистори мають номінали 3 Ом…51 кОм і номінальну потужність до 150 Вт. Промисловість випускає такі типи дротяних резисторів:

  • з одношаровим намотуванням:

    • ПЕ — дротові емальовані;

    • ПЕВ — дротові емальовані вологостійкі;

    • ПЕВТ — дротові емальовані і волого- і термостійкі;

    • ПЕВР — дротові емальовані вологостійкі регульовані, що мають латунний рухливий з затискним гвинтом хомут, котрий має можливість переміщатись вздовж корпусу резистора по витках дроту, вільних від ізоляції;

  • регульовані з багатошаровим намотуванням:

    • ПТ — дротові точні;

    • ПТН, ПТМ, ПТК — дротові точні, відповідно з ніхромового, магнанинового чи константанового дроту;

    • ПТМН, ПТММ, ПТМК — дротові точні малогабаритні, відповідно з ніхрому, манганину чи константану.

Резистори з одношаровим намотуванням мають допустимі відхилення від номіналу ± 5; ± 10 %, а резистори з багатошаровим намотуванням — ± 0,25; ± 0,5; ± 1 %.

Недротяні поділяються на тонкоплівкові та об’ємні.

Тонкоплівкові – в них провідна плівка з вуглецю, борорганічних з’єднань, композитів або металевих сплавів наноситься на зовнішню поверхню циліндричної основи з кераміки. На обидва кінці стержня насаджені латунні ковпачки з коаксіальними виводами. Для захисту від зовнішнього середовища резистор покритий гідрофобною (водовідштовхуючою) фарбою. Для низькоомних - шар суцільний, для високоомних – з нарізкою.

Об’ємні виготовляються з композиційних матеріалів, в яких резистивний елемент є сумішшю провідних та ізолювальних компонентів. Резистор це стержень з провідної композиції з дротяними аксіальними виводами, які запресовані в склоемалевій оболонці.

Змінні недротяні резистори круглої форми – це струмопровідний елемент нанесений на підковоподібну гетинаксову пластинку, по якій рухається контакт закріплений на осі. Такі резистори можуть бути як плівкові, так і композиційні.

Постійні резистори для поверхневого монтажу виготовляються 7 типономіналів розміру від 0,3х0,6 мм до 3,2х6,35 мм на номінальні потужності 0,05; 0,062; 0,1; 0,125; 0,25; 0,75; 1,0 Вт. Товщина – 0,3...0,55 мм. Випускаються ряди номінальних значень Е6; Е12; Е24; Е48; Е96. Випускаються чіпи резисторних збірок по 2; 4; 8 резисторів з діапазоном опорів від 10 Ом до 1 МОм потужністю 0,062 Вт.

Високомегаомні. До цієї групи відносяться резистори з опором від 107 до 1012 Ом. Використовуються композиційні плівкові резистори С3-10, С3-13, С3- 14. Використовуються в дозиметричній та метрологічній апаратурі.

Прецизійні резистори використовуються як тонко плівкові метало діелектричні так і метолооксидні резистори. Вони мають допуск ± (0,1...1)%. До них відносяться резистори С2-1, С2-13, С2-14, С2-19. При порівнянні з резисторами загального призначення мають при однаковій потужності більші габарити, що полегшує тепловий режим та підвищує стабільність провідникового шару

Високочастотні використовуються як навантаження в НВЧ трактах. Їх опір мало залежить від частоти. Виготовляються без виводів в вигляді стержнів, шайб і т.д. Номінальні значення 1 Ом...10 кОм. Це резистори: – з металодіелектричним шаром С2-10, С2-34, – з метолооксидним шаром МОМ, – тонкоплівкові металізовані С6-1, С6-2, С6-3. Високовольтні – резистори розраховані на роботу до 15 кВ. Є плівкові композиційні резистори марок С2-5, С3-6, С3-9, С3-12.

Джерела:

  1. [Електронний ресурс]: навч. посіб. для студ. спеціальності 172 «Телекомунікації та радіотехніка» / КПІ ім. Ігоря Сікорського ; уклад.: В.О.Піддубний, І.О.Товкач. – Електронні текстові дані (1 файл: 1,05 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 98 с.

  2. [Електронний ресурс]: Дописувачі Вікіпедії, " РезисторУкраїнська Вікіпедія, https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80

  3. Матеріал прослуханих лекцій з курсу Електронна компонентна база, викладач: ст.вик. Лисенко О. І.

скачати

© Усі права захищені
написати до нас