Основные параметры резисторов.

1. Величина сопротивления (номинал) R _ном.

2. Относительное отклонение от номинала (допуск)

d R = (R _ном - R)/ R _ном ´ 100%, где

R – фактическое сопротивление.

3. Номинальная мощность рассеивания Р _ном.

4. Рабочее напряжение U _р.

5. Температурный коэффициент сопротивления ТКС

ТКС = (1/ R ₀)´ (d R / d T)  [1/°C]

6. Уровень собственных шумов Е _ш.

7. Функциональная характеристика для переменных резисторов.

8. Разрешающая способность переменных резисторов

 9. Шумы скольжения.

  Номинальное сопротивление — электрическое сопротивление, значение которого указывается на резисторе (или указано в нормативной документации) и которое является исходным для отсчета отклонений от этого значения. Диапазон номинальных сопротивлений установлен следующим образом:

для постоянных сопротивлений — от долей ома до единиц тераом;

 для переменных проволочных — от 0, 47 до 1 МОм;

для переменных непроволочных — от 1 до 10. МОм.

Для постоянных резисторов установлено шесть рядов номинальных значений сопротивлений: Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а для переменных установлен ряд Е6 (допускается использовать ряд ЕЗ). Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале.

В табл. 1. приведены значения номинальных сопротивлений по ряду Е192. Если это значение принадлежит также ряду Е96, то ставится знак +, если ряду Е96 и ряду Е48, то ставится знак ++. Во второй части таблицы даны значения номинальных сопротивлений по ряду Е24. Если это значение принадлежит также ряду Е12, то ставится знак +, если ряду Е12 и ряду Е6, то ставится знак ++, если рядом Е12, Е6 и ЕЗ, то ставится знак +++.

В табл. 1. указаны номинальные значения сопротивлений для одной декады. Для перехода на другие декады нужно умножить эти числа на 10ⁿ, где n — целое положительное или отрицательное число.

Для прецизионных и сверхпрецизионных резисторов с допусками ±0,01; ±0,005; ±0,002; ±0,001% номинальные сопротивления устанавливаются из ряда, полученного умножением чисел 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9 на 10ⁿ, где n — целое положительное число от 1 до 6.

Для перехода на другие декады нужно умножить эти числа на 10ⁿ, где n — целое положительное или отрицательное число.

Таблица 1.

Ряд 1	Ряд 2	Ряд З	Ряд 4	Ряд 5	Ряд 6	Ряд 7	Ряд 8
Номинальные сопротивления по ряду Е48, Е96, Е192
100++	133++	178++	237++ 316++	316++	422++	562++	750+ -1
101	135	180	240	320	427	569	759
I02+	137+	182+	243+	324+	432+	576+	768+
10-1	138	184	246	328	437	583	777
105++	140++	187++	249++	332++	442++	590++	787++
106	142	189	252	336	448	597	796
107+	143+	191+	255+	340+	453+	604+	806+
109	145	193	258	344	459	612	816
110++	147++	Г96++	261++	348++	464++	619++	825++
1) 1	149	198	264	352	470	626	835
ПЗ+	150+	200+	267+	357+	475+	634+	845+
114	152	203	271	361	481	642	856
1I5++	154++	205++	274++	365++	487++	649++	866++
117	156	208	277	370	493	657	876
1I8+	158+	210+	280+	374+	499+	665+	887+
120	160	213	284	379	505	673	898
121++	162++	215++	287++	383++	511++	68I++	909++
123	164	218	291	388	5) 7	690	920
124+	165+	221+	294+	392+	523+	698+	931+
126	167	223	298	397	530	706	942
127++	169++	226++	30I++	402++	536++	715++	953++
129	172	229	305	407	542	723	965
130+	174+	232+	309+	412+	549+	732+	976+
132	176	234	312	417	556	741	988
Номинальные сопротивления по ряду Е3, Е6, Е12, Е24
100+++	130	180+	240	330++	430	560+	750
110	150++	200	270+	360	470+++	620	820+
120+	160	220+++	300	390+	510	680++	9) 0

 

 Номинальная мощность рассеивания Р _н - максимальная мощность, которую резистор может рассеивать в заданных условиях в течении гарантированного срока службы при сохранении параметров в установленных пределах.

Рабочее напряжение U _р – максимальное допустимое напряжение, при котором резистор работает без изменения своих параметров. Величина рабочего напряжения зависит от конструкции резистора, размера и способа его изготовления.

Температурный коэффициент сопротивления ТКС - это величина, характеризующая относительное изменение сопротивления при изменении температуры. Чем меньше ТКС, тем лучшей температурной стабильностью обладает резистор. Значение ТКС прецизионных резисторов составляет 10^-2 -10^-4 [ 1/ ⁰С].

Собственные шумы резистора складываются из тепловых и токовых шумов. Тепловые шумы связаны с флуктуационными изменениями объемной концентрации носителей заряда в резистивном элементе, обусловленными их тепловым движением. Спектр тепловых шумов непрерывный. Тепловой шум зависит от температуры и номинальной величины сопротивления.

Токовые шумы обусловлены флуктуациями контактных сопротивлений между проводящими частицами, а также трещинами и неоднородностями резистивного элемента. Токовые шумы зависят от материала и конструкции резистора и наиболее характерны для непроволочных резисторов. Они значительно больше тепловых шумов, их спектр частот также непрерывен и не подчиняется никакому периодическому закону.

  Функциональная характеристика для переменных резисторов. Это зависимость сопротивления переменного резистора от положения подвижного контакта. По характеру функциональной зависимости переменные резисторы делятся на линейные – типа А и нелинейные – типов Б (логарифмическая), В (обратнологарифмическая), И, Е и др.

Разрешающая способность переменных резисторов. Этот параметр показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота или перемещении подвижной системы может быть различимо изменение сопротивление резистора.

 Шумы скольжения. Это шумы, возникающие в динамическом режиме при движении подвижного контакта. Эти шумы зависят от состояния контактов, скорости перемещения и других причин.

 

Классификация резисторов.

1. По назначению.

- Резисторы общего назначения. Эти резисторы изготавливают с диапазоном номинальных сопротивлений от 0,47 до 10¹⁰  Ом, номинальные мощности рассеяния составляют 0,062 – 100 Вт.

- Прецизионные резисторы отличаются высокой стабильностью параметров при эксплуатации и высокой точностью изготовления (допуск составляет от 0,0005% до 0,5%). Мощности рассеяния таких резисторов не превышают 2 Вт.

- Высокочастотные резисторы. Эти резисторы отличаются малыми значениями собственной индуктивности и емкости.

- Высоковольтные резисторы. Эти резисторы рассчитаны на рабочие напряжения от единиц до десятков киловольт.

- Высокомегаомные резисторы. Эти резисторы имеют диапазон номинальных сопротивлений от десятков мегаом до единиц тераом при рабочих напряжениях 100 …400 В. Они работают в ненагруженном режиме и мощности их рассеяния меньше 0,5 Вт.

- Резисторы для интегральных схем, которые различают по материалам и технологии изготовления. Можно выделить три большие группы:

- Тонкопленочные;

- Толстопленочные;

- Полупроводниковые.

Толстопленочные резисторы (d = 15 - 25 мкм) получают нанесением через трафарет специальных паст на поверхность подложки с последующим вжиганием.

Тонкопленочные резисторы (d = 1 мкм) выполняют методом напыления. Форма резистора может быть любой и определяется величиной номинального сопротивления и рассеиваемой мощностью.

В полупроводниковых ИС резисторы формируют в поверхностном слое полупроводниковой подложки методом локальной диффузии легирующей примеси через трафарет. При этом образуются резистивные области необходимой величины и формы. Такие резисторы называют диффузионными. Величина сопротивления зависит от:

- степени легирования,

- характера проводимости.

2. По характеру изменения сопротивления.

- Постоянные резисторы имеют фиксированное номинальное значение, которое в процессе эксплуатации меняется только в соответствии с допуском.

- Переменные регулировочные – резисторы, которые меняют сопротивление в процессе функционирования.

- Переменные подстроечные – резисторы, которые изменяют             сопротивление при разовой или периодической регулировке и не изменяются в процессе эксплуатации.

3. По типу проводящего элемента.

- Проволочные.

- Непроволочные.

- Металлофольговые.

- Полупроводниковые.

Проволочные – резистивный элемент из волоченой или литой проволоки с высоким удельным сопротивлением (манганин, нихром, константан и др.)

Непроволочные резисторы имеют небольшие размеры, относительно малое реактивное сопротивление, невысокую стоимость, но при этом обладают невысокой стабильностью

Непроволочные резисторы можно разделить:

- пленочные;

- объемные;

- полупроводниковые.

В пленочных резисторах резистивный элемент представляет собой металлоокисную или металлодиэлектрическую пленку, нанесенную на диэлектрическое основание, выполненное, как правило, в виде стержня.

В объемных резисторах резистивный элемент изготавливается их композиционных материалов и занимает весь объем резистора.

Полупроводниковые резисторы, как правило, нелинейные, т.е. для них не выполняется линейная зависимость между током и приложенным напряжением. Эти резисторы используются в аппаратуре автоматики, телемеханики, измерительной техники и индикаторной РЭА. К таким резисторам относятся:

1. Терморезисторы – полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от температуры. Такие резисторы выполняют из материалов с большим значением ТКС (положительным или отрицательным). К числу таких резисторов относятся медномарганцевые (ММТ) и кобальтомарганцевые (КМТ).

2. Фоторезисторы – полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от освещенности. Основным элементом фоторезистора является светочувствительный слой, наносимый на изолирующую подложку (стеклянную). Наибольшее распространение получили сернистосвинцовые, сернистокадмиевые и из сульфида висмута.

4. Варисторы – полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения. Вольт-амперная характеристика варистора нелинейна.

 

Условное обозначение резисторов

В соответствии с действующей системой сокращенных и полных условных обозначений сокращенное условное обозначение, присваиваемое резисторам, должно состоять из следующих элементов:

Первый элемент – буква или сочетание букв, обозначающее подкласс резистора (Р – резистор постоянный, РП – резистор переменный, НР – набор резисторов.)

Второй элемент – цифра, обозначающая резистор по материалу резистивного элемента (1 – непроволочный, 2 – проволочный или металлофольговый).

Третий элемент – регистрационный номер конкретного типа резистора.

Далее указываются параметры и характеристики резистора:

- номинальная мощность рассеяния,

- номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения (Ом, КОм, МОм, ГОм, ТОм),

- допускаемое отклонение сопротивления в процентах (допуск),

- группа по температурному коэффициенту сопротивления (ТКС).

Для резисторов переменных:

- номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения,

- допуск,

- функциональная характеристика.

Пример: постоянный непроволочный резистор с регистрационным номером 4, номинальной мощностью рассеяния 0,5 Вт, номинальным сопротивлением 10 КОм, с допуском 1 %, группой ТКС Б, всеклиматического исполнения В (Т –тропического):

Р1-4-0.5-10 КОм 1% Б В.

По существовавшей ранее системе буквы обозначали: С – резисторы постоянные, СП – резисторы переменные. Число, стоящее после букв, обозначало разновидность резистора в зависимости от материала токопроводящего элемента:

1 – непроволочные тонкослойные углеродистые и бороуглеродистые;

2 – непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные;

3 – непроволочные композиционные пленочные;

4 – непроволочные композиционные объемные;

5 – проволочные;

6 – непроволочные тонкослойные металлизированные.

Например, С2-33 – резистор постоянный, непроволочный, тонкослойный, металлоокисный.

Для обозначения номиналов и допусков миниатюрных резисторов использую буквенно-цифровую систему кодирования или цветную маркировку.

Маркировка на резисторах также буквенно-цифровая. Она содержит: вид, номинальную мощность, номинальное сопротивление, допуск и дату изготовления. В зависимости от размеров маркируемых резисторов и вида технической документации применяют полные и сокращенные (кодированные) обозначения номинальных сопротивлений и допусков. Полное обозначение номинальных сопротивлений состоит из значения номинального сопротивления (цифра) и обозначения единицы измерения. Например. 91 Ом, 24 КОм,

1,5 МОм, 5, 1. ГОм, 1,1 ТОм.                            

Кодированное обозначение номинальных сопротивлений состоит из трех или четырех знаков, включающих две цифры и букву или три цифры и букву. Буква кода из русского или латинского (в скобках) алфавита обозначает множитель, составляющий сопротивление, и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы R, К, М, G, Т обозначают соответственно множители 1, 10³, 10⁶, 10⁹, 1O¹² для сопротивлений, выраженных в омах.

Полное обозначение допускаемого отклонения состоит из цифр, кодированное— из буквы. Кодированные обозначения допусков совпадают с международными стандартами (публикации Международной электротехнической комиссии) — таблица 2.

На постоянных резисторах допускается маркировка цветным кодом. Ее наносят знаками в виде кругов или полос. Для маркировки цветным кодом номинальное сопротивление резисторов в омах выражается двумя или тремя цифрами и множителем 10ⁿ, где n— любое число от -2 до 9.

Таблица 2.

ГОСТ 11076-69		Публикация 62 и 115-2 МЭК
Допуск, %	Кодированное обозначение	Допуск, %	Кодированное обозначение
±0, 001	Е	±0, 001	Е
±0, 002	T	±0, 002	T
±0, 005	R	±0, 005	R
±0, 01	Р	±0, 01	Р
±0, 02	L	±0, 01	L
±0, 05	Х	±0, 05	Х
±0,10	В	± 0,10	В
±0. 25	С	±0,25	С
± 0, 50	D	±0,50	D
±1	F	±1	F
±2	G	±2	G
±5	J	±5	J
±Ю	К	±10	К
±20	М	+20	М
±30	N	+30	N

 Маркировочные знаки сдвигают к одному из торцов резистора и располагают слева направо в следующем порядке:

первая полоса — первая цифра;

вторая полоса — вторая цифра;

третья полоса — множитель;

четвертая полоса — допуск.

Цвета знаков маркировки номинального сопротивления должны соответствовать указанным в табл. 3.

Таблица 3.

Цвет знака	Номинальное сопротивление. Ом				Допуски
	Первая цифра	Вторая цифра	Третья цифра	Множитель
Серебристый	.	.	.	10-2	±10
Золотистый	.	-	-	10-3	±5
Черный		0		1	±1
Коричневый	1	I	1	10	±1
Красный	2	2	2	102	±2
Оранжевый	3	3	3	10-3	±2
Желтый	4	4	4	10-2	±1
Зеленый	5	5	5	105	±0,50
Голубой	6	6	6	106	±0,25
Фиолетовый	7	7	7	107	±0,10
Серый	8	8	8	108	±0,05
Белый	9	9	9	109	-

Для резисторов с номинальным сопротивлением, выраженным тремя цифрами и множителем, цветная маркировка состоит из пяти знаков (полос). Первые три полосы — три цифры, четвертая и пятая — множитель и допуск. Если размеры резистора не позволяют разместить маркировку ближе к одному из торцов резистора, площадь первого знака (ширину первой полосы) делают примерно в 2 раза больше других знаков.

Конструкции резисторов

 

На рис.1.1 – 1.6 представлены конструкции постоянных резисторов. Конструкции резисторов С1, С2, С3 представляют собой керамический стержень на который наносят тонкое покрытие резистивного слоя (единицы микрон) (рис. 1.1). После этого, (при необходимости) для увеличения номинального сопротивления резистора на резистивном слое делают винтовую нарезку и покрывают резистор гидрофобной эмалью. Цвет эмали характеризует тип резистора и материал резистивного покрытия. Например, красный цвет – резистор С2 с металлоокисным или металлодиэлектрическим резистивным слоем.

Рис.1.1. Схемы конструкций резистивных элементов.

а – объемная (цилиндрическая); б и в – пленочная, г – пленочная со спиральной нарезкой; д – пленочная с прорезями; е – с проволочным резистивным элементом; ж –подковообразная; з – шайбовая; и – дисковая.

Резисторы типа С4 (рис. 2) изготавливают объемными и прессуются из резистивного композиционного материала, после чего опрессовываются стеклоэмалью.

Рис. 1.2. Конструкции объемных постоянных резисторов.

а – мощностью до 10 Вт, б – более 10 Вт,

1 – проводящая композиция, 2 – изоляционное основание, 3 – защитный слой, 4 – выводы.

Для изготовления резисторов типа С5 (рис.1.3) используется высокоомная проволока, которая наматывается на керамический стержень.

Рис.1.3. Конструкции постоянных проволочных резисторов.

а - однослойный лакированный; б – однослойный на трубчатом каркасе типа ПЭВ; в – герметизированный однослойный типа С5-5;

1 – резистивная проволока; 2 – керамический каркас резистивного элемента; 3 – контактные колпачки; 4 – выводы; 5 – изоляционный герметизирующий слой; 6 – защитный кожух; 7 – керамические шайбы.

На рис. 1.4 приведена конструкция пленочного резистора переменного сопротивления.

 

Рис. 1.4. Конструкция пленочного резистора переменного сопротивления.

1 – резистивный элемент; 2 – заклепка; 3, 11, 12 – выводные лепестки;

4 – основание из пластмассы; 5 – токосъемник; 6 – контактная щетка;

7 – щеткодержатель; 8 – ось; 9 – втулка; 10 – металлическая крышка.

Рис.1.5. Конструкция металлопленочного резистора МЛТ.

1 – изоляционное основание; 2 – резистивная пленка; 3 – контактный

узел; 4 – защитное покрытие; 5 – выводы.

          Рис.1.6. Конструкции металлоокисных резисторов.

а – МОН; б – МОУ; в – МОУ-Ш.

 

Порядок выполнения работы

1. Определить тип резисторов, выданных преподавателем, используя стенды и справочные материалы.

2. Произвести измерение номинального сопротивления каждого резистора с помощью измерительного прибора.

3. Сравнить полученный результат с указанным на резисторе и вычислить отклонение (абсолютное и относительное).

4. Используя справочные материалы, определить параметры каждого типа резистора:

- Номинальную мощность рассеивания;

- Допуск;

- Рабочее напряжение;

- ТКС;

- Уровень собственных шумов;

- Диапазон рабочих температур и др.

5. Оформить отчет о проделанной работе.

 

Контрольные вопросы.

1. Классификация резисторов по конструкции.

2. Что такое резисторы общего назначения и специального назначения.

3. Перечислите основные параметры резисторов.

4. Параметры переменных резисторов.

5. Чем определяются шумы резистора.

6. Полупроводниковые резисторы.

7. Непроволочные резисторы. Основные типы.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры.- М.: Энергия, 1977.

2. Фролов А.Д. Радиодетали и узлы. - М.: «Высшая школа», 1975.

3. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. М.: Советское радио, 1980

4. Партала О.Н. Радиокомпоненты и материалы. Справочник. Киев, «Радиомотор», М.: «КУБК-а», 1998.

Содержание отчета

Для постоянных резисторов

 

№ п/п

Тип резистора

Номинал

Допуск

Мощность рассеяния

Рабочее напряжение