Noțiuni despre rezistoare pentru începători

Ce este un rezistor?

Rezistorul este cea mai comună și mai bine cunoscută componentă electrică pasivă. Un rezistor are rolul de a rezista la sau de a limita fluxul de curent electric în cadrul unui circuit. Rezistoarele au mai multe întrebuințări: sunt folosite pentru a reduce tensiunea de alimentare, a limita curentul, a atenua semnalele, a acționa ca încălzitoare, a acționa ca siguranțe, a furniza sarcini electrice și a distribui tensiunea de intrare între componente.

Introducere

Aceste Noțiuni despre rezistoare pentru începători oferă o prezentare generală a tipurilor de rezistoare și a terminologiei comune, înainte de a prezenta un rezumat al produselor și al diferitelor tehnologii ale rezistoarelor.

Ce este legea lui Ohm?

Legea lui Ohm este o ecuație simplă care arată legăturile dintre rezistență, tensiune și curent prin intermediul unui fir metalic sau un alt tip de material rezistiv. Formula matematică a legii lui Ohm este:

unde I este curentul (amperi), V este tensiunea, iar R este rezistența.

De asemenea, Legea lui Ohm poate arăta relația dintre rezistență, tensiune și putere folosind următoarea ecuație:

unde P este puterea (wați), V este tensiunea, iar R este rezistența.

Tipuri de rezistoare

Rezistoare fixe

Un rezistor fix este unul a cărui valoare nu poate fi modificată.

Rezistoare variabile

Un rezistor variabil este un rezistor a cărui valoare poate fi reglată prin rotirea unui arbore sau prin glisarea unui control. Acestea se mai numesc și potențiometre sau reostate și permit modificarea manuală a rezistenței dispozitivului.

Rezistoare neliniare

Un rezistor neliniar este un rezistor care are rezistențe ce variază semnificativ în funcție de tensiunea aplicată, de temperatură sau de lumină. Tipuri de rezistoare neliniare sunt varistoarele, termistoarele și fotorezistoarele.

Terminologie comună în domeniul rezistoarelor

Valoarea critică a rezistenței

Valoarea nominală maximă a rezistenței la care se poate încărca puterea nominală fără a se depăși tensiunea maximă de lucru. Tensiunea nominală este egală cu tensiunea maximă de lucru în valoarea critică a rezistenței.

Curba de pierdere de putere

Curba care exprimă relația dintre temperatura ambientală și valoarea maximă a puterii de încărcare continuă la temperatura respectivă, exprimată, în general, în procente.

Tensiunea de rezistență dielectrică

Tensiunea nominală care poate fi aplicată într-un punct desemnat între elementul rezistiv și stratul exterior sau între elementul rezistiv și suprafața de montare, fără a provoca o tensiune de străpungere a dielectricului.

Tensiunea maximă de suprasarcină

Valoarea maximă a tensiunii care poate fi aplicată rezistoarelor pentru o perioadă scurtă de timp în testul de suprasarcină. În mod obișnuit, tensiunea aplicată în testul de suprasarcină de scurtă durată este de 2,5 ori mai mare decât tensiunea nominală. Cu toate acestea, nu trebuie să depășească tensiunea maximă de suprasarcină.

Tensiunea maximă de lucru (sau tensiunea maximă a elementului de limitare)

Valoarea maximă a tensiunii continue sau a tensiunii alternative (RMS) care poate fi aplicată în mod continuu la rezistoare sau elemente. Cu toate acestea, valoarea maximă a tensiunii aplicabile este tensiunea nominală la valoarea rezistenței critice sau la o valoare mai mică.

Zgomot

Zgomotul este un semnal de curent alternativ nedorit din interiorul rezistorului. Zgomotul rezistiv poate avea un efect devastator asupra semnalelor de nivel scăzut, a amplificatoarelor de sarcină, a amplificatoarelor cu amplificare puternică și a altor aplicații sensibile la zgomot. Cea mai bună abordare este utilizarea unor tipuri de rezistoare cu zgomot redus sau minim în aplicațiile care sunt sensibile la zgomot.

Capacitate nominală

Valorile capacității nominale se bazează pe dimensiunea fizică, pe modificarea admisibilă a rezistenței de-a lungul duratei de viață, pe conductivitatea termică a materialelor, pe materialele izolatoare și rezistive și pe condițiile ambientale de funcționare. Pentru cele mai bune rezultate, utilizați rezistoarele cu cea mai mare dimensiune fizică la temperatură și putere nominală maxime.

Temperatură ambientală nominală

Temperatura ambientală maximă la care rezistoarele pot fi utilizate în mod continuu cu puterea nominală prescrisă. Temperatura ambientală nominală se referă la temperatura din jurul rezistoarelor din interiorul echipamentului, nu la temperatura aerului din afara echipamentului.

Terminologie comună în domeniul rezistoarelor

Putere nominală

Cantitatea maximă de putere care poate fi încărcată în mod continuu într-un rezistor la o temperatură ambientală nominală. Produsele de rețea și matrice au puterea nominală atât pe pachet, cât și pe element.

Tensiune nominală

Valoarea maximă a tensiunii c.c. sau a tensiunii c.a. (RMS) care poate fi aplicată în mod continuu la rezistoare la temperatura ambientală nominală.

Fiabilitate

Fiabilitatea este probabilitatea ca un rezistor (sau orice alt dispozitiv) să își îndeplinească funcția dorită. Există două moduri de definire a fiabilității. Unul este timpul mediu între defecțiuni (MTBF), iar celălalt este rata de defectare la 1000 de ore de funcționare. Ambele mijloace de evaluare a fiabilității trebuie să fie determinate cu ajutorul unui grup specific de teste și a unei definiții a ceea ce reprezintă sfârșitul duratei de viață a unui dispozitiv, cum ar fi o modificare maximă a rezistenței sau o defecțiune catastrofală (scurtcircuit sau circuit deschis). Pentru a ajunge la aceste rate de defectare se utilizează diverse studii statistice și sunt testate eșantioane mari la temperatura nominală maximă și la sarcina nominală timp de până la 10 000 de ore (24 de ore pe zi, timp de aproximativ 13 luni). Fiabilitatea este, în general, mai mare la niveluri de putere mai mici.

Toleranța rezistorului

Toleranța rezistorului este exprimată sub forma abaterilor de la valoarea nominală în procente și se măsoară de obicei la 25°C. Valoarea unui rezistor se va modifica, de asemenea, în funcție de tensiunea aplicată (VCR) și de temperatură (TCR). În cazul rețelelor, toleranța absolută a rezistorului se referă la toleranța globală a rețelei. Toleranța raportului se referă la relația dintre fiecare rezistor și celelalte din pachet.

Stabilitate

Stabilitatea reprezintă modificarea rezistenței în timp la o anumită sarcină, nivel de umiditate, stres sau temperatură ambientală. Cu cât aceste tensiuni sunt reduse la minimum, cu atât stabilitatea este mai bună.

Coeficientul de temperatură al rezistenței (TCR, cunoscut și sub numele de RTC)

TCR se exprimă ca variație a rezistenței în ppm (0,0001%) cu fiecare grad Celsius cu care se schimbă temperatura. Valoarea TCR tipică de referință este +25˚C și se modifică în funcție de cum crește (sau scade) temperatura. La un rezistor cu un TCR de 100 ppm/°C modificarea va fi de 0,1% la o modificare de 10°C și de 1% la o modificare de 100°C. În contextul unei rețele de rezistoare, valoarea TCR este denumită TCR absolut, în sensul că definește TCR-ul unui anumit element rezistor. Termenul de urmărire TCR se referă la diferența de TCR dintre fiecare rezistor specific dintr-o rețea.

Temperatura nominală

Indicele de temperatură reprezintă temperatura maximă admisibilă la care poate fi utilizat rezistorul. În general, aceasta este definită cu ajutorul a două temperaturi. De exemplu, un rezistor poate fi clasificat la sarcină maximă până la +70°C și puterea lui poate fi redusă până la lipsa sarcinii la +125°C. Acest lucru înseamnă că, în condițiile anumitor modificări admisibile ale rezistenței pe durata de viață a rezistorului, acesta poate funcționa la +70°C la puterea nominală. De asemenea, poate funcționa la temperaturi mai mari de +70°C dacă sarcina este redusă, dar în niciun caz temperatura nu trebuie să depășească temperatura de proiectare de +125˚C, cu o combinație dintre temperatura ambientală și autoîncălzirea datorată sarcinii aplicate.

Coeficientul de tensiune al rezistenței (VCR)

Coeficientul de tensiune reprezintă modificarea rezistenței în funcție de tensiunea aplicată. Acesta este complet diferit și se adaugă la efectele autoîncălzirii atunci când se aplică energie. La un rezistor cu un VCR de 100 ppm/V modificarea va fi de 0,1% la o modificare de 10 V și de 1% la o modificare de 100 V. În contextul unei rețele de rezistoare, această valoare VCR este denumită VCR absolut, în sensul că definește VCR-ul unui anumit element rezistor. Termenul de urmărire VCR se referă la diferența de VCR dintre fiecare rezistor specific dintr-o rețea.

* Tehnologia rezistoarelor oferită și de alte divizii ale Vishay

Tabelul 1: Rezistoare cu montare pe suprafață/substraturi/lipire pe sârmă

*Tehnologia rezistoarelor oferită și de alte divizii ale Vishay

Tabelul 2: Rezistoare axiale cu terminale/cu montare prin orificii pătrunse

Tehnologiile rezistoarelor fixe

Bobinat (cu montare pe suprafață/cu terminale)

Un tip de rezistor realizat prin înfășurarea unui fir metalic, cum ar fi nicromul, pe o formă izolatoare, cum ar fi un miez de ceramică, plastic sau fibră de sticlă.

Power Metal Strip®/Element metalic (cu montare pe suprafață/cu terminale)

Un tip de rezistor construit folosind un aliaj metalic solid, cum ar fi nicromul sau cuprul de mangan, ca element rezistiv, care este apoi sudat la terminalele de cupru. Utilizat în aplicații de detectare a curentului și de șuntare.

Peliculă (cu montare pe suprafață/cu terminale)

Peliculă metalică (cu terminale/MELF)

Un tip de rezistor cilindric realizat prin depunerea unui element rezistiv alcătuit dintr-o peliculă conductoare subțire din metal sau dintr-un aliaj metalic, cum ar fi nicromul, pe un miez cilindric din ceramică sau sticlă. Rezistența este controlată prin tăierea unei caneluri elicoidale prin pelicula conductoare.

Oxid de metal (cu terminale)

Un tip de rezistor cilindric care utilizează materiale precum oxidul de ruteniu sau oxidul de staniu ca element rezistiv. Aceste rezistoare pot fi excelente dispozitive de înaltă tensiune sau de mare putere.

Peliculă groasă (rezistoare cip/matrice de cipuri/rețele)

Rezistor cu peliculă pentru montare pe suprafață special construit, care transportă o putere mare pentru dimensiunea piesei. Pentru rezistoarele cu peliculă groasă, „pelicula” de oxid de ruteniu este aplicată prin intermediul tehnologiei tradiționale de serigrafie.

Peliculă subțire (rezistoare cip/matrice de cipuri/rețele)

Un tip de rezistor cu peliculă pentru montare pe suprafață cu un element rezistiv relativ subțire, măsurat în angstromi (milionimi de inch). Rezistoarele cu peliculă subțire sunt realizate prin pulverizarea (cunoscută și sub denumirea de depunerea straturilor în vid) unui material rezistiv, cum ar fi nitrura de nicrom sau de tantal, pe suprafața unui substrat.

Peliculă de carbon (cu terminale/MELF)

O descriere generală a clasei pentru rezistoarele cilindrice realizate prin depunerea unei pelicule de carbon pe suprafața unui izolator cu miez central.

Folie de metal (cu montare pe suprafață/cu terminale)

Un tip de rezistor realizat prin fotofabricarea unui metal omogen într-un model specific pe un substrat ceramic. Combinația unică dintre materiale și construcție rezultă într-un produs cu caracteristici de performanță de neegalat și fiabilitate ridicată.

Compoziție (cu terminale)

Compoziția carbonului

O descriere generală a clasei pentru rezistoarele constând dintr-un miez rezistiv din amestec de carbon și un miez izolator exterior turnat.

Compoziție ceramică

Un tip de rezistor constând dintr-un amestec de argilă, alumină și carbon care a fost amestecat și presurizat într-un miez rezistiv și apoi acoperit cu un miez izolator exterior turnat.