Пассивные элементы. Что такое резистор и для чего он нужен? Линейный резистор Нелинейный резистор
. Удельное сопротивление такого полупроводника мало зависит от напряжённости электрического поля и плотности электрического тока . Поэтому сопротивление линейного резистора практически постоянно в широком диапазоне изменения напряжений и токов. Линейные резисторы нашли широкое применение в интегральных микросхемах .
Литература
- Основы промышленной электроники : Учебник для вузов/В. Г. Герасимов, О. М. Князьков, А. Е. Краснопольский, В. В. Сухоруков; Под ред. В. Г. Герасимова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1978.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Линейный резистор" в других словарях:
линейный резистор - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear resistor …
линейный переменный резистор - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear pot … Справочник технического переводчика
ГОСТ 16110-82: Трансформаторы силовые. Термины и определения - Терминология ГОСТ 16110 82: Трансформаторы силовые. Термины и определения оригинал документа: 8.2. Аварийный режим трансформатора Режим работы, при котором напряжение или ток обмотки, или части обмотки таковы, что при достаточной… …
- (фр. attenuer смягчить, ослабить) устройство для плавного, ступенчатого или фиксированного понижения интенсивности электрических или электромагнитных колебаний, как средство измерений является мерой ослабления электромагнитного… … Википедия
В статье описаны некоторые типовые применения интегральных операционных усилителей (ОУ) в аналоговой схемотехнике. На рисунках использованы упрощенные схемотехнические обозначения, поэтому следует помнить, что несущественные детали (соединения с… … Википедия
ГОСТ Р 52002-2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий - Терминология ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа: 128 (идеальный электрический) ключ Элемент электрической цепи, электрическое сопротивление которого принимает нулевое либо бесконечно… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
- (сокр. РКСУ) комплекс электромеханического оборудования, предназначенного для регулирования тока в обмотках тяговых электродвигателей (ТЭД) подвижного состава метрополитена, трамвая, троллейбуса и железных дорог. Содержание 1 Принцип действия … Википедия
Реостатно контакторная система управления (сокр. РКСУ) комплекс электромеханического оборудования, предназначенного для регулирования тока в обмотках тяговых электродвигателей (ТЭД) подвижного состава метрополитена, трамвая и троллейбуса.… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Стабилизатор. Стабилизатор напряжения преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного… … Википедия
Постоянные резисторы
В постоянных резисторах токопроводящим элементом служат металлы и их сплавы, окислы металлов, материалы на основе углерода, а также вещества сложного состава в виде так называемой композиции, состоящей из размельченной смеси проводящих веществ и изоляционной связки.
В зависимости от конструктивного оформления токопроводящего элемента различают проволочные и непроволочные резисторы
Проволочные резисторы начали применяться в электро- и радиотехнике значительно раньше непроволочных. И сейчас они широко применяются в низкочастотных цепях РЭА и измерительной технике. Проволочные резисторы отличаются весьма высокой стабильностью сопротивления, малым уровнем собственных шумов, высокой механической прочностью. Однако они более дорогие, имеют довольно большие габариты и массу, обладают довольно значительными величинами L R и C R .
Постоянные проволочные резисторы (см. кадр2) имеют каркас из изоляционного материала (керамики, пластмассы, эмалированного металла и др.), а в качестве проводящего элемента в них используются изолированные или неизолированные провода из сплавов с высоким значением r (манганина, константана, нихрома и др.) Применение манганина и константана позволяет получить ТКС, близкий к нулю. Резисторы с нихромовой проволокой по сравнению с другими проволочными резисторами более теплостойки, имеют меньшие габариты, однако обладают пониженной стабильностью.
Постоянные проволочные резисторы можно подразделить на регулируемые и нерегулируемые. Величина сопротивления регулируемых резисторов может изменяться при настройке аппаратуры в процессе изготовления или после ремонта. Намотанный на изоляционный каркас провод обычно покрывают силикатной эмалью или кремнийорганическими материалами, предохраняющими проволоку от механических повреждений и коррозии, а также улучшающими теплоотвод. У регулируемых резисторов защитный слой наносится так, чтобы оставалась продольная полоска оголенной проволоки. Перемещением вдоль этой полоски хомутика с зажимным винтом можно подбирать требуемое сопротивление.
В последние годы разработаны прецизионные постоянные проволочные резисторы на номинальные сопротивления 1 Ом...10 МОм (однослойные и многослойные) с намоткой из микропровода диаметром около 1 мкм . Они имеют стеклянную изоляцию на основе свинцово-боросиликатных стекол. В качестве материала микропровода применяются медь, серебро, никель, манганин и некоторые сплавы, причем сопротивление одного метра микропровода из этих сплавов может достигать 200 кОм .
Непроволочные резисторы различают на резисторы поверхностного типа и объемные непроволочные резисторы. Возможная конструкция токопроводящих элементов непроволочных резисторов показана на рис.(см. кадры 6‑10 ).
В непроволочных резисторах поверхностного типа токопроводящий элемент выполнен в виде тонкого полупроводящего слоя (или пленки), нанесенного на изоляционное основание из высококачественной керамики или ситаллов, имеющее вид стрежня или трубки (см. кадр 6 ). На концах основания укреплены контакты. Для защиты токопроводящего элемента от внешних воздействий резистор покрывается лаком или опрессовывается пластмассой. Свойства таких резисторов определяются составом токопроводящего слоя.
Получить резисторы с широкой шкалой номинальных значений (например, от десятков ом до сотен мегом) только на счет выбора материала токопроводящего слоя и его толщины при неизменных габаритах резистора технологически сложно и экономически невыгодно. Кроме того, при весьма тонком проводящем слое, который необходим для резисторов больших номиналов, резко возрастает ТКС резистора. Поэтому для получения больших величин сопротивлений меняют длину и сечение токопроводящего слоя резистора нарезанием на этом слое изолирующей спиральной канавки (см. кадры 6,7) . Чем меньше шаг спирали, тем больше длина токопроводящего слоя, тем меньше его ширина (и сечение) и тем больше сопротивление резистора. Следует, однако, заметить, что при нарезании канавки резко возрастает собственная индуктивность резистора. Поэтому в цепях высокой частоты необходимо использовать резисторы без спиральной нарезки.
К непроволочным резисторам поверхностного типа относятся углеродистые, металлопленочные (их еще называют металлизированными, металлофольговыми), металлоокисные и пленочные композиционные.
Проводящим элементом углеродистых резисторов является пленка пиролитического углерода, в который часто добавляют до 4% бора для стабилизации характеристик резистора во времени. Такие резисторы имеют небольшой уровень собственных шумов и малый отрицательный ТКС, стойки к импульсным перегрузкам, величина их сопротивления незначительно изменяется от величины и частоты приложенного напряжения. Углеродистые резисторы изготовляются прецизионными и высокочастотными на частоты до 1 ГГц (в виде шайб, стержней, пластинок).
В металлопленочных резисторах проводящим элементом является пленка специального сплава из нескольких компонентов (Fe , Si, Ni , Cr ) в различных процентных соотношениях. Пленка наносится на основание резистора методами вакуумного испарения или катодного распыления. По основным электрическим характеристикам металлопленочные резисторы несколько превосходят углеродистые: они более стабильны и теплостойки, имеют при одинаковой мощности рассеяния меньшие размеры. К их недостаткам относятся пониженная устойчивость к импульсным нагрузкам (из-за неоднородности токопроводящей пленки), худшие, чем у углеродистых резисторов, частотные свойства и знакопеременный ТКС.
В металлоокисных резисторах проводящим элементом чаще всего служит осажденная химическим путем пленка двуокиси олова Sn O 2 , обладающая хорошей адгезией к основанию резистора. Такие резисторы отличаются повышенными стабильностью, теплостойкостью и электрической прочностью, стойкостью по отношению к химическим воздействиям и малым уровнем собственных шумов. Металлоокисные резисторы выпускаются в высокочастотном и высоковольтном вариантах, однако их номиналы не превышают сотен ом - единиц килоом.
В пленочных композиционных резисторах роль проводящего элемента выполняет пленка из полупроводящей композиции - смеси проводящего материала (сажа, графит) со связующим материалом (полиэфирная смола). Пленка наносится на стеклянный стержень методом накатки с последующей термообработкой. Достоинствами таких резисторов являются простота их изготовления и высокая надежность, обусловленная значительной толщиной токопроводящего слоя (до 50 мкм ), недостатками - низкая стабильность и довольно высокий уровень собственных шумов.
В объемных непроволочных резисторах токопроводящий элемент выполнен в виде стержня из проводящей композиции. Проволочные выводы резистора впрессованы в концы токопроводящего элемента, а весь резистор опрессован стеклокерамикой или пластмассой (см. кадр 8) . В зависимости от состава композиции различают резисторы углекерамические, металлокерамические, лакосажевые и т.п.
Объемные резисторы более дешевы и просты в производстве, чем резисторы поверхностного типа. Наружная изоляционная опрессовка дает возможность сделать монтаж радиосхемы более компактным без опасения короткого замыкания между соседними деталями. Большое сечение токопроводящего элемента обеспечивает пониженную чувствительность резистора к кратковременным перегрузкам и повышенную надежность, особенно при длительной работе в тяжелых климатических условиях. Существенным недостатком объемных композиционных резисторов является высокий уровень собственных шумов.
Переменные резисторы
Регулировка величины сопротивления переменного резистора осуществляется плавным перемещением скользящего контакта, помещаемого на изолирующей пластине его подвижной системы, по поверхности проводящего элемента. В зависимости от назначения переменные резисторы подразделяются на построечные и регулировочные. Построечные резисторы используются для установки требуемого режима работы аппаратуры после ее изготовления, ремонта или в процессе регламентных работ. Их подвижная ось обычно выводится под шлиц, а иногда и стопорится. Регулировочные резисторы используются в качестве рабочих органов управления РЭА в процессе ее эксплуатации.
В дополнение к ранее рассмотренным характеристикам применительно к переменным резисторам вводятся понятия функциональной характеристики (кривой регулирования), разрешающей способности, износоустойчивости и шумов вращения.
Функциональная характеристика переменного резистора показывает зависимость величины сопротивления R между подвижным контактом и одним из неподвижных контактов проводящего элемента от угла поворота a подвижной системы резистора.
Разрешающая способность переменного резистора - это его способность различать наименьшее изменение угла поворота подвижной системы. Ее характеризуют минимально допустимым изменением сопротивления при весьма малом перемещении контакта. Количественно разрешающую способность выражают отношением скачка сопротивления или напряжения к общему сопротивлению или к общему напряжению, подводимому к резистору. Для переменных проволочных резисторов разрешающая способность зависит от числа витков и определяется тем перемещением подвижного контакта, при котором происходит изменение величины сопротивления. Разрешающая способность переменных резисторов общего применения составляет 0,1...1,5% .
Износоустойчивость - это способность переменного резистора сохранять свои параметры при многократных вращениях подвижной системы. У подстроечных резисторов, использующихся для разовых регулировок, износоустойчивость не превышает 10 3 поворотов. Износоустойчивость регулировочных резисторов, а особенно точных потенциометров, может достигать 10 5 ...10 7 поворотов.
Наряду с тепловыми и флюктуационными шумами при вращении подвижной системы переменного резистора на выходное напряжение накладывается дополнительная составляющая - напряжение шумов вращения, уровень которых значительно выше тепловых я флюктуационных шумов.
Переменные резисторы делятся на непроволочные и проволочные . Непроволочные резисторы, в свою очередь, делятся на тонкослойные и объемные. Их отличие заключается в характере токопроводящего элемента.
Переменные проволочные резисторы можно подразделить на резисторы общего назначения и специальные. Резисторы общего назначения получили наибольшее применение в РЭА, они выполняют те же функции, что и непроволочные резисторы. Такие резисторы обычно имеют изоляционный каркас кольцевого типа (из керамики, стеклотекстолита, оксидированного металла и др.) с однослойной намоткой и поворотного ползунка с контактом из фосфористой или бериллиевой бронзы (см. кадр 3 ). Маломощные резисторы иногда изготовляются бескаркасными. Проводящие элементы у низкоомных резисторов выполняются из константанового провода, а у высокоомных - из нихромового.
К специальным переменным проволочным резисторам относятся, например, различные фунциональные потенциометры, реализующие заданную нелинейную зависимость R (a ) в аналоговых счетно-решающих устройствах. Необходимую функциональную характеристику можно получить различными способами: применением профилированных каркасов, использованием обмотки с переменным шагом, применением проводов различного удельного сопротивления на отдельных участках обмотки, шунтированием отдельных участков обмотки и т.д. К специальным также относятся многооборотные и многообмоточные переменные проволочные резисторы.
Основным элементом конструкции переменного непроволочного резистора является расположенная на изоляционном основании пластинка подковообразной формы из гетинакса с нанесенным на нее токопроводящим слоем, состоящим из композиции графита и бакелитового лака с добавлением наполнителей (см. кадр 3,4 ). В качестве токопроводящего слоя могут также использоваться металлоокисные и металлические пленки, металлостеклянные пленочные композиции. Концы подковки покрыты серебряной суспензией с низким удельным сопротивлением, обеспечивающей надежный контакт подковки с металлическими токопроводящими деталями резистора. Изменение величины сопротивления резистора осуществляется вращением оси, на которой закреплен ползунок с контактной щеткой, скользящей по токопроводящему слою подковки и имеющей электрический контакт со средним выводом резистора
В отличие от тонкослойных объемные переменные резисторы имеют керамическое основание с подковообразной канавкой, заполненной токопроводящим слоем толщиной 1 мм и более, который представляет собой композицию из проводящей среды, наполнителя и связки. В качестве проводящей среды применяют углерод в виде сажи и графита. Наполнителем чаще всего служит алунд - чистый глинозем Al 2 O 3 , а связкой - стеклоэмаль.
Объемные резисторы отличаются небольшими размерами, повышенной влагостойкостью и более высокой рабочей температурой, так как плотность тока в токопроводящем слое у них значительно меньше, чем у тонкослойных резисторов, а условия теплоотвода лучше.
Переменные резисторы выпускаются одинарными и двойными. В двойных конструкциях с помощью одной оси одновременно вращаются ползунки двух отдельных резисторов.
Для непроволочных переменных резисторов основные функциональные характеристики R (a ) - кривые регулирования - линейная, логарифмическая и обратнологарифмическая (показательная).
Переменные непроволочные резисторы имеют небольшие габариты и массу, невысокую стоимость. Для них характерны слабая зависимость сопротивления от частоты в довольно широких пределах ее изменения и возможность реализации больших номиналов. Однако им присущи и недостатки: малая мощность рассеивания (не более 2 Вт ), довольно значительная зависимость сопротивления от температуры, технологическая трудность изготовления резистора с заданной функциональной характеристикой. Проволочные переменные резисторы в значительной степени свободны от этих недостатков, хотя они дороже и имеют более высокие массу и габариты.
Устройство, характеристики и параметры нелинейных резисторов
Принцип действия нелинейных резисторов основан на свойстве ряда полупроводниковых материалов изменять свое электрическое сопротивление под воздействием температуры (терморезисторы ), электрического напряжения (варисторы ), и магнитного поля (магниторезисторы ).
Терморезисторы (термочувствительные резисторы, термисторы ) представляют собой объемные полупроводниковые нелинейные элементы, отличающиеся ярко выраженной зависимостью сопротивления от температуры, примерно в 10...25 раз более сильной, чем у металлов. Промышленностью выпускаются терморезисторы с номинальным сопротивлением от нескольких ом до десятков мегом.
Терморезисторы, у которых изменение сопротивления термочувствительного элемента происходит вследствие выделяющейся в нем мощности или изменения температуры окружающей среды, называются терморезисторами прямого подогрева . Имеются также терморезисторы косвенного подогрева , у которых нагревание термочувствительного элемента осуществляется от специальной подогревающей спирали.
Как правило, терморезисторы изготовляются из полупроводниковых материалов (окислов металла, смеси окислов, сульфидов, селенидов и др.) с примесной проводимостью, имеющих отрицательный ТКС , и применяются в цепях постоянного и переменного тока. Исключение составляют терморезисторы на основе окислов урана, называемые урдоксами , которые на постоянном токе применять нельзя, так как они обладают ионной проводимостью и подвержены электролизу.
Некоторые терморезисторы изготовляются на основе титано-бариевой керамики (с примесями таких редкоземельных элементов, как церий, лантан, самарий и др.), имеющей в определенном температурном интервале положительный ТКС . Они называются позисторами .
Терморезисторы в сильной степени подвержены воздействию кислорода воздуха, поэтому их часто заключают в вакуумные или наполненные инертным газом баллоны, а также герметизируют. Конструктивное оформление терморезисторов (см. кадр 12 ) отличается разнообразием. Они находят широкое применение в РЭА и устройствах автоматики в качестве датчиков для электрического измерения неэлектрических величин, измерителей мощности слабых потоков электромагнитной энергии (от микроватт до милливатт), измерителей, регуляторов и сигнализаторов температуры, реле теплового контроля, реле времени, бесконтактных выключателей, элементов стабилизаторов напряжения, термокомпенсаторов и т.д.
Варисторы. Полупроводниковые резисторы, сопротивление которых резко и нелинейно зависит от приложенного напряжения, называются варисторами .
В качестве токопроводящего элемента в варисторах используется порошок карбида кремния Si C со средними размерами зерен 40...50 мкм , скрепленными в монолит с помощью различных связующих материалов. Отечественные варисторы на основе карбида кремния с добавкой глины и графита получили название тиритовых , с добавкой ультрафарфоровой связки - лэтиновых , с добавкой жидкого стекла.
Электропроводность варистора определяется многими параллельными цепочками контактирующих зерен Si C , причем пробивное напряжение материала связки между контактами в различных цепочках имеет значительный разброс. По мере возрастания приложенного напряжения включаются друг за другом остальные цепочки зерен и вольт-амперная характеристика будет представлять возрастающую нелинейную функцию. В реальном же варисторе таких цепочек бесчисленное множество, поэтому и реальная вольт-амперная характеристика будет представлять собой плавную кривую. Свойства варистора не зависят от полярности приложенного напряжения, поэтому его вольт-амперная характеристика симметрична относительно начала координат.
Конструктивно варисторы оформляются в виде дисков, шайб или трубок. После спекания заготовок на контактные поверхности методом вжигания серебряной пасты наносится металлизированный слой, к которому припаивают выводы варистора. Для защиты от механических и атмосферных воздействий варистор помещается в фарфоровый или металлический корпус и покрывается лаком.
Вольт-амперная характеристика варистора аналитически может быть выражена в виде
I=B U b или U=A I a
где U - напряжение, приложенное к варистору; I - ток, протекающий через варистор; A , a , B , b - коэффициенты, зависящие от материала и теплового режима обработки варистора при его изготовлении
Для варистора имеют место следующие соотношения: b = 1 / a ; B = А - b . Величина b = U dU / dI называется коэффициентом нелинейности варистора. Обычно b ³ 2 (для элементов с линейной характеристикой b = 1 ).
Так как варисторы являются неполярными, то они могут применяться в цепях переменного тока. Однако на частотах порядка 10 кГц и выше их вольт-амперная характеристика принимает вид петли гистерезиса, что объясняется наличием довольно значительной собственной емкости варистора.
Варисторы на основе Si C обычно имеют b ³ 2...4,5 , ТКС<0, номинальную мощность рассеяния 0,8...2,5 Вт и работают в температурном интервале ‑40...+100 O C . Варисторы на основе селена имеют b = 5...8 , работают в интервале температур ‑60...+100 O C , хорошо выдерживают перегрузки и являются более дешевыми.
Варисторы применяются в схемах стабилизации напряжения, регулирования числа оборотов и реверсирования электродвигателей, умножения частоты и в схемах модуляторов. Они применяются также в аналоговых счетно-решающих устройствах для выполнения таких математических операций над электрическими сигналами, как возведение в степень, извлечение корня, умножение, и для многих других целей.
Магниторезисторы . При внесении проводника или полупроводника, по которому течет электрический ток, в магнитное поле изменяется его сопротивление. Это явление носит название эффекта Гаусса, который особенно отчетливо проявляется в полупроводниковых материалах с большой подвижностью носителей заряда. Такими материалами являются некоторые антимониды (In Sb, Ga Sb ), арсениды (In As , Ga As ), селенид ртути Hg Se, германий, сплавы In Sb ‑ Ni Sb , In Sb ‑ Ga Sb и др. Их сопротивление возрастает при увеличении индукции магнитного поля, и они применяются при изготовлении магнитореэисторов в качестве токопроводящих элементов. В то же время указанные полупроводниковые материалы обладают, как правило, невысоким удельным электрическим сопротивлением. Поэтому для повышения величины сопротивления магниторезистора его токопроводящий элемент изготовляют в виде пленки толщиной около 20 мкм , располагаемой на изоляционной подложке толщиной 0,1...0,5 мм (обычно из алунда - чистого глинозема Al 2 O 3 ).
Магниторезисторы имеют ТКС<0 . Их сопротивление при отсутствии магнитного поля (в зависимости от материала и конструкции) лежит в пределах от десятых долей ома до десятков килоом, а при наличии поля с индукцией B = 1 Тл возрастает примерно в десять раз.
Магниторезисторы применяются в измерительной технике для измерения магнитной индукции, малых механических перемещений, добротности колебательных контуров, мощности в цепях постоянного и переменного тока. Они используются в аналоговых счетно-решающих устройствах для сложения, умножения, деления двух или нескольких сигналов, для возведения в квадрат и получения обратных величин, а также в схемах генераторов, модуляторов и усилителей.
Выбор типа резистора для конкретной радиосхемы нужно производить с учетом условий его работы (величины рассеиваемой мощности, температуры окружающей среды и т.д.), а также требований, предъявляемых к характеристикам резистора.
Выбор следует начинать с изучения директивных документов, в результате чего определяется номенклатура резисторов, разрешенных к применению в данной категории аппаратуры. Некоторые типы новых резисторов содержат особо дефицитные и дорогостоящие материалы, а поэтому их следует применять только в особо ответственной аппаратуре.
На практике приходится встречаться с несколькими системами обозначения типов резисторов, как и конденсаторов, - старой и новой.
Многие резисторов, разработанные до 1969 года, выпускаются и по настоящее время, и за ними сохранены их прежние обозначения. Например: резисторы МЛТ (металлизированные лакированные теплостойкие), резисторы КОИ (композиционные объемные изолированные), резисторы ПЭВ (проволочные эмалированные влагостойкие) и др.
В 1969 г. была введена система обозначения типов резисторов . Обозначение состоит из трех индексов.
Первый индекс содержит одну или две буквы и означает:
С - резистор постоянный;
СП - резистор переменный;
СТ - терморезистор;
СН
СМ - магниторезистор;
СФ - фоторезистор.
Второй индекс (цифровой) означает группу резисторов по характеру токопроводящего элемента.
Для постоянных и переменных проводниковых резисторов цифры означают:
1 - непроволочные поверхностные углеродистые и бороуглеродистые;
2 ‑ непроволочные поверхностные металлопленочные и металлоокисные;
3 ‑ непроволочные композиционные поверхностные;
4 - непроволочные композиционные объемные;
5 - проволочные.
Для терморезисторов :
1 - кобальто-марганцевые;
2 - медно-марганцевые;
3 - медно-кобальто-марганцевые;
4 - никель- кобальто-марганцевые.
Для фоторезисторов :
1 - сернистосвинцовые;
2 - сернисто-кадмиевые;
3 ‑ селенисто‑кадмиевые.
Для варисторов :
1 - карбидокремниевые;
2 - на основе селена.
Третий индекс (цифровой) пишется через дефис и для всех резисторов означает порядковый номер конструктивной разработки.
Четвертый индекс необязателен .
Приведем несколько примеров новых обозначений: С1-1 (резистор постоянный непроволочный поверхностный углеродистый первого порядкового номера исполнения), СП4-2 (резистор переменный непроволочный композиционный объемный второго порядкового номера исполнения), СТ2-1 (терморезистор медно-марганцевый первого порядкового номера исполнения).
В 1980 г. принята ныне действующая система сокращенных и полных условных обозначений, в которой введены ряд новых элементов и устранена избыточная информация. В соответствии с ней сокращенное условное обозначение , присваемое резисторам, должно состоять из следующих элементов:
Первый элемент - буква или сочетание букв, обозначающих подкласс резисторов
Р - резистор постоянный;
РП - резистор переменный;
НР - набор резисторов;
ТР - терморезистор;
МР - магниторезистор;
НР - резистор нелинейный (варистор);
ФР - фоторезистор.
Второй элемент - цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента
1 - непроволочные;
2 - проволочные или металлофольговые.
Третий элемент - регистрационный номер конкретного типа резистора.
Четвертый индекс (буквенный или цифровой) определяет специфические особенности конструкции - необязателен .
Между вторым, третьим и четвертым индексом ставится дефис .
В зависимости от размеров маркируемых резисторов и вида технической документации могут применяться полны е и сокращенные (кодированные ) обозначения номинальных сопротивлений и допусков.
Полное обозначение номинальных сопротивлений состоит из значения номинального сопротивления и обозначения единицы измерения (Ом ‑ омы, кОм ‑ килоомы, МОм ‑ мегаомы, ГОм ‑ гигаомы, ТОм ‑ тераомы). Например, 215 Ом; 150 кОм; 2,2 МОм; 6,8 ГОм; 1 ТОм
Кодированное обозначение номинальных сопротивпений состоит из трех или четырех знаков, включай цифры и букву или три цифры к букву. Буква кода из русского или латинского (в скобках) алфавита определяет множитель, составляющий сопротивление, и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы, R , К , M, G, T обозначают соответственно множители 1, 10 3 , 10 6 , 10 12 для сопротивлений, выраженных в омах. Для приведенного выше примере следует писать: 215 R , 150К, 1М2, 6 G 8, 1Т0 .
Полное обозначение допускаемого отклонения состоит из цифр, кодированное - из буквы.
Кодированные обозначения допусков совпадают с международными стандартами.
На постоянных резисторах допускается маркировка цветным кодом. . Ее наносят знаками в виде кругов или точек.
Для маркировки цветным кодом номинальное сопротивление резисторов в омах выражается двумя или тремя цифрами (в случае трех цифр последняя цифра не равна нулю) и множителем 10 n , где n - любое число от 0 до 9.
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 на номинальное сопротивление.
Цвета знаков (12 цветов) маркировки номинального сопротивления и допусков должны соответствовать стандарту.
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 (ширина первой полосы) делается примерно в 2 раза больше другие знаков.
Литература
СТАВРОПОЛЬСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ УЧИЛИЩЕ СВЯЗИ
Кафедра радиоэлектроники
ЛЕКЦИЯ
Ставрополь 1998 г.
Учебные и воспитательные цели: | ||
Анализ физических и электрических свойств пассивных элементов РЭА. Введение основных понятий, свойств и принципов классификации резисторов. |
||
Время.............................................................................................. | ||
Учебно-материальное обеспечение | ||
ЛЭТИ диафильм 2.1. Резисторы |
||
Распределение времени лекции | ||
Вступительная часть...................................................................... | ||
Проверка готовности курсантов к лекции................................... | ||
Учебные вопросы лекции | ||
Классификация и параметры резисторов.......................... Устройство и применение линейных резисторов.............. Устройство, характеристики и параметры нелинейных резисторов............................................................................ | ||
Заключение.................................................................................... | ||
Задание курсантам для самостоятельной работы........................ |
Заключение
Краткий обзор рассмотренного материала, ответы на вопросы.
Задание курсантам для самостоятельной учебной работы, список рекомендованной литературы и методические указания
Линейный резистор – полупроводниковый прибор, в котором обычно используется слаболегированный кремний или арсенид галлия . Удельное сопротивление такого полупроводника мало зависит от напряжённости электрического поля и плотности электрического тока . Поэтому сопротивление линейного резистора практически постоянно в широком диапазоне изменения напряжений и токов. Линейные резисторы нашли широкое применение в интегральных микросхемах .Напишите отзыв о статье "Линейный резистор"
Литература
- Основы промышленной электроники : Учебник для вузов/В. Г. Герасимов, О. М. Князьков, А. Е. Краснопольский, В. В. Сухоруков; Под ред. В. Г. Герасимова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1978.
Отрывок, характеризующий Линейный резистор
– II n"y a rien qui restaure, comme une tasse de cet excellent the russe apres une nuit blanche, [Ничто так не восстановляет после бессонной ночи, как чашка этого превосходного русского чаю.] – говорил Лоррен с выражением сдержанной оживленности, отхлебывая из тонкой, без ручки, китайской чашки, стоя в маленькой круглой гостиной перед столом, на котором стоял чайный прибор и холодный ужин. Около стола собрались, чтобы подкрепить свои силы, все бывшие в эту ночь в доме графа Безухого. Пьер хорошо помнил эту маленькую круглую гостиную, с зеркалами и маленькими столиками. Во время балов в доме графа, Пьер, не умевший танцовать, любил сидеть в этой маленькой зеркальной и наблюдать, как дамы в бальных туалетах, брильянтах и жемчугах на голых плечах, проходя через эту комнату, оглядывали себя в ярко освещенные зеркала, несколько раз повторявшие их отражения. Теперь та же комната была едва освещена двумя свечами, и среди ночи на одном маленьком столике беспорядочно стояли чайный прибор и блюда, и разнообразные, непраздничные люди, шопотом переговариваясь, сидели в ней, каждым движением, каждым словом показывая, что никто не забывает и того, что делается теперь и имеет еще совершиться в спальне. Пьер не стал есть, хотя ему и очень хотелось. Он оглянулся вопросительно на свою руководительницу и увидел, что она на цыпочках выходила опять в приемную, где остался князь Василий с старшею княжной. Пьер полагал, что и это было так нужно, и, помедлив немного, пошел за ней. Анна Михайловна стояла подле княжны, и обе они в одно время говорили взволнованным шопотом:Резисторы относятся к наиболее широко используемым в электронике элементам. Это название давно вышло из узких рамок терминологии радиолюбителей. И для каждого, кто хоть немного интересуется электроникой, термин не должен вызывать непонимание.
Что такое резистор
Наиболее простое определение выглядит так: резистор – это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему через него току. Название элемента происходит от латинского слова “resisto” – “сопротивляюсь”, радиолюбители эту деталь часто так и называют – сопротивление.
Рассмотрим, что такое резисторы, для чего нужны резисторы. Ответы на эти вопросы подразумевают знакомство с физическим смыслом основных понятий электротехники.
Для разъяснения принципа работы резистора можно использовать аналогию с водопроводными трубами. Если каким-либо образом затруднить протекание воды в трубе (например, уменьшив ее диаметр), произойдет повышение внутреннего давления. Убирая преграду, мы снижаем давление. В электротехнике этому давлению соответствует напряжение – затрудняя протекание электрического тока, мы повышаем напряжение в цепи, снижая сопротивление, понижаем и напряжение.
Изменяя диаметр трубы, можно менять скорость потока воды, в электрических цепях путем изменения сопротивления можно регулировать силу тока. Величина сопротивления обратно пропорциональна проводимости элемента.
Свойства резистивных элементов можно использовать в следующих целях:
- преобразование силы тока в напряжение и наоборот;
- ограничение протекающего тока с получением его заданной величины;
- создание делителей напряжения (например, в измерительных приборах);
- решение других специальных задач (например, уменьшение радиопомех).
Пояснить, что такое резистор и для чего он нужен, можно на следующем примере. Свечение знакомого всем светодиода происходит при малой силе тока, но его собственное сопротивление настолько мало, что если светодиод поместить в цепь напрямую, то даже при напряжении 5 В текущий через него ток превысит допустимые параметры детали. От такой нагрузки светодиод сразу выйдет из строя. Поэтому в схему включают резистор, назначение которого в данном случае – ограничение тока заданным значением.
Все резистивные элементы относятся к пассивным компонентам электрических цепей, в отличие от активных они не отдают энергию в систему, а лишь потребляют ее.
Разобравшись, что такое резисторы, необходимо рассмотреть их виды, обозначение и маркировку.
Виды резисторов
Виды резисторов можно разбить на следующие категории:
- Нерегулируемые (постоянные) – проволочные, композитные, пленочные, угольные и др.
- Регулируемые (переменные и подстроечные). Подстроечные резисторы предназначены для настройки электрических цепей. Элементы с переменным сопротивлением (потенциометры) применяются для регулировки уровней сигнала.
Отдельную группу представляют полупроводниковые резистивные элементы (терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и пр.)
Характеристики резисторов определяются их назначением и задаются при изготовлении. Среди ключевых параметров:
- Номинальное сопротивление. Это главная характеристика элемента, измеряется в омах (Ом, кОм, МОм).
- Допустимое отклонение в процентах от указанного номинального сопротивления. Означает возможный разброс показателя, определяемый технологией изготовления.
- Рассеиваемая мощность – предельная мощность, которую резистор может рассеивать при долговременной нагрузке.
- Температурный коэффициент сопротивления – величина, показывающая относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1°С.
- Предельное рабочее напряжение (электрическая прочность). Это максимальное напряжение, при котором деталь сохраняет заявленные параметры.
- Шумовая характеристика – степень вносимых резистором искажений в сигнал.
- Влагостойкость и термостойкость – максимальные значения влажности и температуры, превышение которых может привести к выходу детали из строя.
- Коэффициент напряжения. Величина, учитывающая зависимость сопротивления от приложенного напряжения.
Это полупроводниковые приборы с двумя выводами, обладающие зависимостью электрического сопротивления от параметров среды – температуры, освещенности, напряжения и др. Для изготовления таких деталей используют полупроводниковые материалы, легированные примесями, тип которых определяет зависимость проводимости от внешнего воздействия.
Существуют следующие типы полупроводниковых резистивных элементов:
- Линейный резистор. Изготовленный из слаболегированного материала, этот элемент имеет малую зависимость сопротивления от внешнего воздействия в широком диапазоне напряжений и токов, чаще всего он применяется в производстве интегральных микросхем.
- Варистор – элемент, сопротивление которого зависит от напряженности электрического поля. Такое свойство варистора определяет сферу его применения: для стабилизации и регулирования электрических параметров устройств, для защиты от перенапряжения, в других целях.
- Терморезистор. Эта разновидность нелинейных резистивных элементов обладает способностью изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Существует два типа терморезисторов: термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры, и позистор, чье сопротивление растет вместе с температурой. Терморезисторы применяются там, где важен постоянный контроль над температурным процессом.
- Фоторезистор. Сопротивление этого прибора меняется под воздействием светового потока и не зависит от приложенного напряжения. При изготовлении используется свинец и кадмий, в ряде стран это послужило поводом для отказа от применения этих деталей по экологическим соображениям. Сегодня фоторезисторы уступают по востребованности фотодиодам и фототранзисторам, применяемым в аналогичных узлах.
- Тензорезистор. Этот элемент устроен так, что способен менять свое сопротивление в зависимости от внешнего механического воздействия (деформации). Используется в узлах, преобразующих механическое воздействие в электрические сигналы.
Такие полупроводниковые элементы, как линейные резисторы и варисторы, характеризуются слабой степенью зависимости от внешних факторов. Для тензорезисторов, терморезисторов и фоторезисторов зависимость характеристик от воздействия является сильной.
Полупроводниковые резисторы на схеме обозначаются интуитивно понятными символами.
Резистор в цепи
На российских схемах элементы с постоянным сопротивлением принято обозначать в виде белого прямоугольника, иногда с буквой R над ним. На зарубежных схемах можно встретить обозначение резистора в виде значка “зигзаг” с аналогичной буквой R сверху. Если для работы прибора важен какой-либо параметр детали, на схеме принято его указывать.
Мощность может обозначаться полосками на прямоугольнике:
- 2 Вт – 2 вертикальные черты;
- 1 Вт – 1 вертикальная черта;
- 0,5 Вт – 1 продольная линия;
- 0,25 Вт – одна косая линия;
- 0,125 Вт – две косые линии.
Допустимо указание мощности на схеме римскими цифрами.
Обозначение переменных резисторов отличается наличием дополнительной над прямоугольником линии со стрелкой, символизирующей возможность регулировки, цифрами может быть указана нумерация выводов.
Полупроводниковые резисторы обозначаются тем же белым прямоугольником, но перечеркнутым косой линией (кроме фоторезисторов) с буквенным указанием типа управляющего воздействия (U – для варистора, P – для тензорезистора, t – для терморезистора). Фоторезистор обозначается прямоугольником в круге, к которому направлены две стрелки, символизирующие свет.
Параметры резистора не зависят от частоты протекающего тока, это означает, что данный элемент одинаково функционирует в цепях постоянного и переменного тока (как низкой, так и высокой частоты). Исключением являются проволочные резисторы, которым свойственна индуктивность и возможность потери энергии вследствие излучения на высоких и сверхвысоких частотах.
В зависимости от требований к свойствам электрической цепи резисторы могут соединяться параллельно и последовательно. Формулы для расчета общего сопротивления при разном соединении цепей существенно отличаются. При последовательном соединении итоговое сопротивление равно простой сумме значений входящих в цепь элементов: R = R1 + R2 +… + Rn.
При параллельном соединении для вычисления суммарного сопротивления необходимо сложить величины, обратные значениям элементов. При этом получится значение, также обратное итоговому: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + … 1/Rn.
Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов будет ниже наименьшего из них.
Номиналы
Существуют стандартные значения сопротивлений для резистивных элементов, называемые “номинальным рядом резисторов”. В основу подхода при создании этого ряда положено следующее соображение: шаг между значениями должен перекрывать допустимую величину отклонения (погрешность). Пример – если номинал элемента 100 Ом, а допустимое отклонение 10%, то следующее значение в ряду будет 120 Ом. Такой шаг позволяет избежать лишних значений, поскольку соседние номиналы вместе с разбросом погрешности практически перекрывают весь диапазон значений между ними.
Выпускаемые резисторы объединяются в серии, отличающиеся по допускам. Для каждой серии составлен свой номинальный ряд.
Отличия между сериями:
- Е 6 – допуск 20%;
- E 12 – допуск 10%;
- E 24 – допуск 5% (бывает 2%);
- Е 48 – допуск 2%;
- E 96 – допуск 1%;
- E 192 – допуск 0,5% (бывает 0,25%, 0,1% и ниже).
Самая широко распространенная серия Е 24 включает в себя 24 номинала сопротивлений.
Маркировка
Размер резистивного элемента напрямую связан с его мощностью рассеивания, чем она выше, тем крупнее габариты детали. Если на схемах легко указать любое численное значение, то маркировка изделий бывает затруднена. Тенденция миниатюризации в производстве электроники вызывает необходимость использования элементов все меньших размеров, что повышает сложность как нанесения информации на корпус, так и ее прочтения.
Для облегчения идентификации резисторов в российской промышленности применяют буквенно-цифровую маркировку. Сопротивление обозначается так: цифрами указывают номинал, а букву ставят либо за цифрами (в случае десятичных значений), либо перед ними (для сотен). Если номинал менее 999 Ом, то число наносится без буквы (или могут стоять буквы R либо Е). Если же значение указано в кОм, то за числом ставится буква К, букве М соответствует значение в МОм.
Номиналы американских резисторов обозначаются тремя цифрами. Первые две из них предполагают номинал, третья – количество нулей (десятков), добавляемых к значению.
При роботизированном производстве электронных узлов нанесенные символы нередко оказываются на той стороне детали, которая обращена к плате, это делает прочтение информации невозможным.
Цветовая маркировка
Чтобы информация о параметрах детали оставалась читаемой с любой стороны, применяют цветовую маркировку, краска при этом наносится кольцевыми полосами. Каждому цвету соответствует свое численное значение. Полосы на деталях размещаются ближе к одному из выводов и читаются от него слева направо. Если из-за малого размера детали невозможно сместить цветовую маркировку к одному выводу, то первая полоса делается шириной в 2 раза больше, чем остальные.
Элементы с допустимой погрешностью в 20% обозначают тремя линиями, для погрешности 5-10% используют 4 линии. Самые точные резисторы обозначаются с помощью 5-6 линий, первые 2 из них соответствуют номиналу детали. Если полос 4, то третья говорит о десятичном множителе для первых двух полос, четвертая линия означает точность. Если полос 5, то третья из них – третий знак номинала, четвертая – степень показателя (количество нулей), а пятая – точность. Шестая линия означает температурный коэффициент сопротивления (ТКС).
В случае четырехполосной маркировки последними всегда идут золотая или серебряная полосы.
Все обозначения выглядят сложно, но умение быстро читать маркировку приходит с опытом.
Делятся на линейные и нелинейные. Линейными называются резисторы, сопротивления которых не зависят (т. е. не изменяются) от значения протекающего тока или приложенного напряжения. В аппаратуре связи и других электронных устройствах (радиоприемниках, транзисторах, магнитофонах и т. п.) широко используются малогабаритные линейные резисторы, например типа МЛТ (металлизированные, лакированные, термостойкие). Сопротивление этих резисторов остается неизменным при изменении приложенных к ним напряжений или протекающих через них токов и поэтому данные резисторы являются линейными.
Нелинейными называются резисторы, сопротивление которых изменяется в зависимости от значения, приложенного напряжения или протекающего тока. Так, сопротивление осветительной лампы накаливания при отсутствии тока в 10-15 раз меньше, чем при нормальном горении. К относятся многие полупроводниковые приборы.
Экспериментально было установлено, что в линейных резистивных цепях мгновенные напряжения и токи пропорциональны друг другу . Это означает, что при изменении напряжения в некоторое число раз ток в цепи изменяется в такое же число раз и, следовательно, форма тока, протекающего в цепи, повторяет форму напряжения, приложенного к этой цепи. Например, если к резистивной цепи приложено напряжение треугольной формы, то ток будет также треугольной формы, постоянное во времени напряжение вызывает постоянный во времени ток и т. д.
Таким образом, в линейных резистивных цепях форма тока повторяет форму напряжения, вызвавшего этот ток .
Могут возникнуть вопросы: "А разве не очевидно, что ток и напряжение имеют одну и ту же форму? Разве такое само собой не разумеется? Почему это обстоятельство следует оговаривать особо?". Ответим сразу на эти вопросы. Дело в том, что форма тока повторяет форму напряжения только в одном частном случае, именно в линейных резистивных цепях.
В цепях с иными элементами, например с конденсаторами, форма тока, в общем случае, всегда отличается от формы приложенного напряжения, поэтому совпадение форм напряжения и тока - скорее исключение, нежели правило.
Следует запомнить, что линейная резистивная цепь - это частный случай, при котором формы тока и напряжения идентичны и наличие такой идентичности оказывается сравнительно редко и вовсе не является само собой разумеющейся.
Кроме того, экспериментально было установлено, что в линейной резистивной цепи ток обратно пропорционален сопротивлению, т. е. при увеличении сопротивления в некоторое число раз (при неизменном напряжении) ток уменьшается в такое же число раз. Связь между мгновенными токами i, мгновенными напряжениями и и сопротивлением цепи R выражается формулой
Данное соотношение называется . Поскольку наибольшие мгновенные значения называются максимальными, закон Ома может иметь вид
где Im и Um - максимальные значения тока и напряжения соответственно; Ip и Up - размах тока и напряжения.
В частном случае напряжения и токи могут не меняться во времени (режим постоянного тока), тогда мгновенные значения напряжения становятся величинами постоянными и их обозначают не и (т. е. малой буквой, как всякую переменную величину), a U (большая буква, величина постоянная), в этом частном случае закон Ома записывается так: