Міністерство освіти і молоді РМ
Бельцкій Політехнічний Коледж
Кафедра радіоелектроніки та електромеханіки
Практична робота
Тема: Технологія виробництва резистора
Різі стор (Англ. resistor, від лат. resisto - опираюся), - пасивний елемент електричного кола, в ідеалі характеризується тільки опором електричному струму, тобто для ідеального резистора в будь-який момент часу повинен виконуватися закон Ома: миттєве значення напруги на резисторі пропорційно току що проходить через нього . На практиці ж резистори в тій чи іншій мірі мають також паразитної ємністю, паразитної індуктивністю і нелінійністю вольт-амперної характеристики.
Класифікація резисторів
Три резистора різних номіналів для поверхневого монтажу (SMD) припаяні на друковану плату
Резистори є елементами електронної апаратури і можуть застосовуватися як дискретні компоненти або як складові частини інтегральних мікросхем. Дискретні резистори класифікуються за видом і виглядом ВАХ, характером зміни опору, технології виготовлення
За призначенням:
резистори загального призначення
резистори спеціального призначення
високоомні (опору від десятка МОм до одиниць ТОм, робочі напруги 100 .. 400 В)
високовольтні (робоча напруга - десятки кВ)
високочастотні (мають малі власні індуктивності і ємності, робочі частоти до сотень МГц)
прецизійні і сверхпрецізіонние (підвищена точність, допуск 0,001 - 1%)
По виду вольт-амперної характеристики:
лінійні резистори
нелінійні резистори
варистори - опір залежить від прикладеної напруги
терморезистори - опір залежить від температури
фоторезистори - опір залежить від освітленості
тензорезистори - опір залежить від деформації резистора
магніторезисторах - опір залежить від величини магнітного поля
За характером зміни опору:
постійні резистори
змінні регулювальні резистори
змінні подстроєчниє резистори
За технологією виготовлення:
Дротяні резистори. Представляють собою шматок дроту з високою питомою опором намотаний на який-небудь каркас. Можуть мати значну паразитне індуктивність. Високоомні малогабаритні дротяні резистори іноді виготовляють з мікродроту.
Плівкові металеві резистори. Представляють собою тонку плівку металу з високою питомою опором, напилену на керамічний сердечник, на кінці сердечника надіті металеві ковпачки з дротяними висновками. Іноді, для підвищення опору, в плівці прорізається гвинтова канавка. Це найбільш поширений тип резисторів.
Металофольгові резистори. Як резистивного матеріалу використовується тонка металева стрічка.
Вугільні резистори. Бувають плівковими і об'ємними. Використовують високий питомий опір графіту.
Інтегральний резистор. Використовується опір слаболегірованного напівпровідника. Ці резистори можуть мати більшу нелінійність вольт-амперної характеристики. В основному використовуються в складі інтегральних мікросхем, де застосувати інші типи резисторів неможливо або не технологічно.
Резистори, що випускаються промисловістю
Випускаються промисловістю резистори одного і того ж номіналу мають розкид опорів. Значення можливого розкиду визначається точністю резистора. Випускають резистори з точністю 20%, 10%, 5%, і т. д. аж до 0,01%. Номінали резисторів не довільні: їх значення вибираються зі спеціальних номінальних рядів, найбільш часто з номінальних рядів E6 (20%), E12 (10%) або E24 (для резисторів з точністю до 5%), для більш точних резисторів використовуються більш точні ряди ( наприклад E48).
Резистори, що випускаються промисловістю характеризуються також певним значенням максимальної розсіюваною потужності (випускаються резистори потужністю 0,125 Вт 0,25 Вт 0,5 Вт 1Вт 2Вт 5Вт) (Згідно ГОСТ 24013-80 і ГОСТ 10318-80 радянської радіотехнічної промисловістю випускалися резистори наступних номіналів потужностей, у Ватах, ВТ: 0.01, 0.025, 0.05, 0.062, 0.125, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 500)
Виробництво резисторів
Резистори - це елементи електричної схеми, які мають активним електричним опором. Вони становлять від 16 до 50% загального числа елементів схеми радіоелектронної апаратури. Залежно від матеріалу елемента, який проводить електричний струм, розрізняють недротяні і дротяні резистори.
Недротяні резистори - одні з наймасовіших видів резисторів (40% від загального числа резисторів). Тому надійність роботи радіоелектронної апаратури в значній мірі залежить від їх якості. Недротяні резистори поділяють на такі групи: вуглецеві, металлопленочні і металлоокісние, композиційні і напівпровідникові.
Вуглецевими називають резистори, провідний шар яких утворений графітоподібний плівкою, обложеної на ізоляційне підставу, переважно фарфор. При виготовленні вуглецевих резисторів застосовують потоковий метод науглероживания підстав у спеціальних камерах при високій температурі. Масовий випуск вуглецевих резисторів ведеться на автоматизованих лініях.
Металоплівкові резистори
Металоплівкові резистори представляють собою ізоляційні підстави - циліндричні трубки з кераміки, скла, шаруватих пластиків, ситалів, на які нанесені плівки спеціальних сплавів або металів різної товщини.
Металеву плівку наносять на підставу резистора осадженням металу при високій температурі в спеціальній камері, хімічним відновленням з розчинів солей, травленням, оксидуванням та ін
Основні матеріали для виготовлення плівкових резисторів - титан і тантал. Найважливіше їхня перевага в тому, що в процесі виробництва можна управляти їх електричними властивостями: отримати титанову плівку, що володіє одним з властивостей металу, напівпровідника або діелектрика. Для підвищення стабільності характеристик резистора плівку напилюють на нагріте до певної температури підставу. Опір металевих плівок назад пропорційно їх товщині. Для отримання необхідної величини питомого опору в процесі напилення ведеться постійний контроль товщини наноситься плівки.
Металлоокісние резистори
Плівку двоокису олова осаджують на керамічні або скляні підстави шляхом термічного розкладання парів хлористого олова або пульверизатором наносять на нагріте підставу водний розчин чотирихлористого олова. Останнім часом виробництво металлоокісних резисторів ведеться на автоматичних установках. Композиційні резистори виготовляють на основі суміші провідного матеріалу (наприклад, графіту і сажі) з органічними і неорганічними єднальними, наповнювачем і затверджувачем. Композиційні суміші наносять на підставу резистора. Найбільш поширений метод занурення підстави резистора у ванну з сумішшю і вилучення його з ванни з певною швидкістю. Нанесену таким чином плівку піддають термічній обробці.
Дротяні резистори
Дротяні резистори (постійного і змінного опору) відрізняються високою стабільністю електричних параметрів, підвищеною точністю, але резистори цього типу мають значні індуктивність і ємність (так як вони мають вигляд котушки), великі габарити і порівняно дороги. Основний елемент дротяних резисторів - тонка дріт (діаметром у кілька сотих часток міліметра) зі сплавів, що володіють високим питомим опором, достатньої механічної міцністю, пластичністю і термостійкістю. Всі елементи конструкцій дротяних резисторів виконують з термостійких матеріалів (так як при проходженні електричного струму резистор нагрівається), а провідний елемент (дріт) захищають від кліматичних і механічних впливів склоемалевих та іншими електроізоляційними покриттями. Основною операцією при виготовленні дротяних резисторів є процес намотування дроту на керамічний або пластмасовий каркас. Напівпровідникові резистори виготовляють (найбільш широко) з кремнію, який забезпечує високу робочу температуру вироби. Вихідними заготовками служать кремнієві пластини різних розмірів. Після промивання і травлення на кінцях пластин створюють нікелеві контактні майданчики. Для цього хімічним шляхом вжигают нікель у шар кремнію при температурі 780-800 ° С. Потім ще раз покривають нікелем контактні майданчики і припаюють висновки.
На рис. представлений пристрій плівкового резистора. На діелектричне циліндричне підстава 1 нанесена резистивна плівка 2. На торці циліндра надіті контактні ковпачки 3 з провідного матеріалу з припаяними до них висновками 4. Для захисту резистивної плівки від впливу зовнішніх факторів резистор покривають захисною плівкою 5.
Конструкції змінних резисторів набагато складніше, ніж постійних. На наступному малюнку представлена конструкція змінного недротяні резистора круглої форми.
Він складається з рухомої і нерухомої частин. Нерухома частина являє собою пластмасовий корпус 2, в якому змонтований струмопровідний елемент 3, що має подковообразную форму. За допомогою заклепок 6 він кріпиться до круглого корпусу. Ці заклепки з'єднані з зовнішніми висновками 4. Рухома частина являє собою обертову вісь, з торцем якої 7 допомогою карбування з'єднана ізоляційна планка 8, на якій змонтований рухливий контакт 1 (струмознімач), з'єднаний з зовнішнім виводом. Кут повороту осі становить 270 ° і обмежується стопором 5.
Дротяні резистори
Постійні дротяні резистори виготовляють з манганіновой, вого або константанові дроту, яку намотують на трубку з кераміки або пресспорошка. Зверху в якості захисного покриття застосовують силікатну емаль, яка фіксує витки і ізолює їх один від одного, а також захищає резистор від окислення і механічних пошкоджень.
Розрізняють резистори з одношарової та багатошарової намотки. Постійні дротяні резистори мають номінали 3 Ом - 51 кОм і номінальну потужність до 150 Вт. Промисловість випускає наступні типи дротяних резисторів: з одношарової 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 хомутик , який можна переміщати в доль корпусу резистора по витків дроту, вільної від ізоляції; регульовані з багатошаровою намотуванням - ПТ (дротові точні); ПТН, ПТМ, ПТК (дротові точні, відповідно з ніхромового, магнаніновой і константанові дроту); малогабаритні ПТМН, ПТММ, ПТМК (дротові т очні малогабаритні, відповідно з ніхрому, манганина і константану). Резистори з одношарової намотуванням маю т допустимі відхилення від номіналу ± 5; ± 10%, а резистори з багатошарової намотуванням - ± 0,25; ± 0,5; ± 1%.
Для виготовлення мікропроволочних резисторів застосовують манганіновую мікропроволоку діаметром 3-10 мкм. Допустиме відхилення від номіналу становить від ± 0,05 до ± 5%. Основні матеріали є металевими сплавами: манганін - мідно-марганцевих сплав, застосовується при виготовленні вимірювальних приладів та зразкових опорів; константан - мідно-нікелевий сплав для намотування дротяних резисторів і реостатів; ніхром - сплав нікелю, хрому та заліза; фехраль - сплав заліза, хрому , алюмінію застосовують для пристрою електронагрівальних приладів. Для виготовлення дротяних резисторів застосовують сплави, що володіють підвищеним питомим опором і малим значенням температурного коефіцієнта питомого опору.
На рис показана конструкція об'ємного резистора, що представляє собою стрижень 1 з струмопровідної композиції круглого або прямокутного перерізу з запресованими дротяними висновками 2. Зовні стрижень захищений склоемалевих або склокерамічною оболонкою 3. Опір такого резистора визначається співвідношенням
Постійний дротяний резистор є ізоляційний каркас, на який намотана дріт з високим питомим електричним опором. Зовні резистор покривають термостійкою емаллю, спресовують пластмасою або герметизують металевим корпусом, закриваються з торців керамічними шайбами.
Для гібридних ІМС випускаються мікромодульному резистори, що представляють собою стрижень з скловолокна з нанесеним на поверхню тонким шаром струмопровідної композиції. Такі резистори приклеюються до контактних площадок підкладок струмопровідним клеєм-контактором.