Rezistor. Nelineární rezistory

Drátové rezistory

Hlavním prvkem konstrukcí drátových rezistorů je vodivý prvek sestávající z drátu (izolovaného nebo neizolovaného) navinutého kolem izolačního rámu.

Pro zajištění vysokých výkonových parametrů drátového rezistoru je nutné, aby vodivý materiál měl následující vlastnosti: vysoká stabilita měrného odporu v čase, nízký teplotní koeficient odporu, vysoká odolnost proti korozi, nízké tepelné emf a schopnost vtažení do drát o průměru desetiny - setiny milimetru. Komplex uvedených vlastností mají speciální slitiny na bázi niklu, chrómu, mědi, manganu a také slitiny na bázi ušlechtilých kovů. Pro výrobu drátových rezistorů se používají slitiny niklu a chrómu (X15N60, X20N80 atd.); slitiny měď-mangan a měď-nikl (manganin a konstantan); slitina palladium-wolfram (80% palladium, 20% wolfram); slitina stříbro-palladium (80% stříbro, 20% palladium) atd. Drátové rezistory jsou podrobněji popsány v naučné literatuře /3/.

Bezdrátové odpory

Nedrátové odpory s konstantním odporem zahrnují uhlík, kovový film, dielektrikum kovu, oxid kovu, polovodičový a kompozitní film. Podívejme se na některé vlastnosti bezdrátových rezistorů různých typů.

Uhlíkové rezistory . Odporovým prvkem takových rezistorů je tenký film pyrolytického uhlíku (tloušťka desetin mikrometru), získaný rozkladem uhlovodíků za vysokých teplot ve vakuu nebo v prostředí inertního plynu a uložený na izolační základně. Jako základ uhlíkových rezistorů se používají keramické tyče nebo trubice.

Uhlíkové rezistory se vyznačují zvýšenou stabilitou parametrů, nízkou hlučností, malým záporným teplotním koeficientem a nízkou závislostí odporu na frekvenci elektrického pole a použitém napětí. Uhlíkové rezistory jsou navrženy pro práci v pulzních obvodech. Polopřesné rezistory pracují ve stejném teplotním rozsahu jako uhlíkové rezistory BLP. Vysokofrekvenční uhlíkové rezistory se vyrábějí ve formě trubek, tyčí, kotoučů, desek atd. UNU (uhlíkem nechráněné ultra-vysokofrekvenční) rezistory jsou navrženy pro provoz při teplotách 210 – 400 K.

Odporový prvek rezistory s kovovým filmem Jedná se o velmi tenký (desetiny mikrometru) vodivý film nanesený na izolačním podkladu, který se používá jako keramika, sklo, vrstvené plasty, sklokeramika a další materiály.

Nejběžnější permanentní rezistory s kovovým filmem - rezistory typu MLT - mají odporovou vrstvu ze slitin kov-křemík sestávající z několika součástí. Tyto rezistory jsou přibližně 2-3x menší než uhlíkové rezistory typu BC (v běžné verzi), mají stejný jmenovitý výkon, mají větší tepelnou a vlhkostní odolnost a jsou stabilnější. Nevýhodou kovových fóliových rezistorů typu MLT je jejich malá spolehlivost zejména při pulzním zatížení v důsledku přehřívání v místech mikronehomogenit.

Průmysl vyrábí řadu rezistorů s kovovým filmem: MLT - kovový film lakovaný žáruvzdorný, OMLT - speciální (se zvýšenou spolehlivostí) kovový film lakovaný žáruvzdorný, MT - kovový film žáruvzdorný se zvýšenou mechanickou pevností, MUN - metal-film ultra-vysokofrekvenčně nechráněný atd.

Kovové dielektrické odpory - Jedná se o rezistory podobné stykačům nebo cermetům různého složení.

Kovové oxidové rezistory . Používají oxid kovu, nejčastěji oxid cíničitý, nanesený na povrch keramické tyčinky jako elektricky vodivou vrstvu. Rezistory z oxidů kovů se vyznačují větší stálostí parametrů při vystavení proměnlivým faktorům prostředí ve srovnání s rezistory s kovovým filmem.

Polovodičové rezistory . Průmyslový vývoj monokrystalických polovodičů

Dělí se na lineární a nelineární. Lineární odpory jsou takové, jejichž odpory nezávisí (tedy se nemění) na hodnotě protékajícího proudu nebo přiloženého napětí. V komunikačních zařízeních a dalších elektronických zařízeních (rádia, tranzistory, magnetofony atd.) jsou široce používány lineární odpory malých rozměrů, například typ MLT (metalizované, lakované, žáruvzdorné). Odpor těchto rezistorů zůstává nezměněn, když se na ně aplikovaná napětí nebo proudy jimi protékající mění, a proto jsou tyto rezistory lineární.

Nelineární odpory jsou ty, jejichž odpor se mění v závislosti na hodnotě, použitém napětí nebo toku proudu. Odpor žárovky v nepřítomnosti proudu je tedy 10-15krát menší než při normálním spalování. To zahrnuje mnoho polovodičových zařízení.

Experimentálně bylo zjištěno, že v V lineárních odporových obvodech jsou okamžitá napětí a proudy vzájemně úměrné. To znamená, že když se napětí změní o určitý počet časů, proud v obvodu se změní stejně často, a proto tvar proudu tekoucího v obvodu sleduje tvar napětí aplikovaného na tento obvod. Například, pokud je na odporový obvod aplikováno napětí trojúhelníkového tvaru, pak bude proud také trojúhelníkový, napěťová konstanta v čase způsobí konstantu proudu v čase atd.

Tedy v v lineárních odporových obvodech tvar proudu opakuje tvar napětí, které tento proud způsobilo.

Mohou se objevit otázky: "Není zřejmé, že proud a napětí mají stejný tvar? Není to samozřejmé? Proč by tato okolnost měla být zvlášť uváděna?" Pojďme si na tyto otázky hned odpovědět. Faktem je, že tvar proudu opakuje tvar napětí pouze v jednom konkrétním případě, a to v lineárních odporových obvodech.

V obvodech s jinými prvky, například s kondenzátory, se tvar proudu obecně vždy liší od tvaru použitého napětí, takže shoda tvarů napětí a proudu je spíše výjimkou než pravidlem.

To je třeba mít na paměti lineární odporový obvod je speciální případ, ve kterém jsou formy proudu a napětí totožné a přítomnost takové identity je poměrně vzácná a není vůbec samozřejmá.

Kromě toho bylo experimentálně zjištěno, že v V lineárním odporovém obvodu je proud nepřímo úměrný odporu, to znamená, že když se odpor zvýší o určitý počet krát (při konstantním napětí), proud se sníží o stejný počet krát. Vztah mezi okamžitými proudy i, okamžitými napětími a odporem obvodu R je vyjádřen vzorcem

Tento poměr se nazývá . Protože největší okamžité hodnoty se nazývají maximum, Ohmův zákon může mít podobu

kde Im a Um jsou maximální hodnoty proudu a napětí; Ip a Up - proudový a napěťový rozsah.

V konkrétním případě se napětí a proudy nemusí v průběhu času měnit (režim stejnosměrného proudu), pak se okamžité hodnoty napětí stanou konstantními hodnotami a nejsou označeny a (tj. malým písmenem, jako jakákoli proměnná veličina), ale pomocí U (velké písmeno, kvantitativní konstanta) je v tomto konkrétním případě Ohmův zákon napsán takto:

Pevné odpory

U permanentních rezistorů jsou proudovodným prvkem kovy a jejich slitiny, oxidy kovů, materiály na bázi uhlíku, ale i látky složitého složení ve formě tzv. kompozice sestávající z drcené směsi vodivých látek a izolačního materiálu. pořadač.

V závislosti na provedení vodivého prvku existují drát A bez drátu rezistory

Drátové rezistory se v elektrotechnice a radiotechnice začaly používat mnohem dříve než bezdrátové. A nyní jsou široce používány v nízkofrekvenčních elektronických obvodech a měřicích zařízeních. Drátové rezistory se vyznačují velmi vysokou stabilitou odporu, nízkou hlučností a vysokou mechanickou pevností. Jsou však dražší, mají docela velké rozměry a hmotnost a mají docela výrazné hodnoty L R A C R .

Pevné drátové rezistory (viz rámeček 2) mají rám vyrobený z izolačního materiálu (keramika, plast, smaltovaný kov atd.) a jako vodivý prvek používají izolované nebo neizolované dráty ze slitin s vys. r(manganin, konstantan, nichrom atd.) Použití manganinu a konstantanu umožňuje získat TCR blízkou nule. Rezistory s nichromovým drátem jsou oproti jiným drátovým odporům odolnější vůči teplu, mají menší rozměry, ale mají sníženou stabilitu.

Pevné drátové odpory lze rozdělit na nastavitelné a neregulované. Hodnota odporu nastavitelných odporů se může změnit při seřizování zařízení během výrobního procesu nebo po opravě. Drát navinutý na izolačním rámu je obvykle potažen silikátovým smaltem nebo silikonovými materiály, které chrání drát před mechanickým poškozením a korozí a také zlepšují odvod tepla. U nastavitelných rezistorů je ochranná vrstva nanesena tak, aby zůstal podélný pruh holého drátu. Pohybem svěrky s upínacím šroubem po tomto pásku lze zvolit požadovaný odpor.

V posledních letech byly vyvinuty přesné konstantní drátové rezistory pro jmenovité odpory 1 Ohm...10 MOhm(jednovrstvé i vícevrstvé) s vinutím mikrodrátu o průměru cca 1 um. Mají izolaci z olovnatého borosilikátového skla. Jako materiály mikrodrátů se používá měď, stříbro, nikl, manganin a některé slitiny, přičemž odolnost jednoho metru mikrodrátu vyrobeného z těchto slitin může dosáhnout 200 kOhm.

Bezdrátové odpory rozlišené na rezistory povrchní typu a objemový bezdrátové odpory. Možné provedení vodivých prvků bezdrátových rezistorů je na Obr.( viz snímky 6‑10).

V povrchových bezdrátových odporech proudovodný prvek je vyroben ve formě tenké polovodivé vrstvy (nebo filmu) nanesené na izolační základnu z vysoce kvalitní keramiky nebo sklokeramiky ve formě tyče nebo trubky (viz rámeček 6). Kontakty jsou na koncích základny zesíleny. Pro ochranu vodivého prvku před vnějšími vlivy je odpor lakovaný nebo lisovaný z plastu. Vlastnosti takových rezistorů jsou určeny složením vodivé vrstvy.

Je technologicky obtížné a ekonomicky nerentabilní získat rezistory s širokým rozsahem jmenovitých hodnot (například od desítek ohmů do stovek megaohmů) pouze volbou materiálu vodivé vrstvy a její tloušťky při nezměněných rozměrech rezistoru. Navíc s velmi tenkou vodivou vrstvou, která je nezbytná pro rezistory velkých hodnot, se TCR rezistoru prudce zvyšuje. Pro získání velkých hodnot odporu se proto délka a průřez vodivé vrstvy rezistoru mění vyříznutím izolační spirálové drážky na této vrstvě ( viz rámečky 6,7). Čím menší je stoupání spirály, tím větší je délka vodivé vrstvy, tím menší je její šířka (a průřez) a tím větší je odpor rezistoru. Je však třeba poznamenat, že při řezání drážky se prudce zvyšuje vlastní indukčnost rezistoru. Proto je ve vysokofrekvenčních obvodech nutné použít rezistory bez šroubovicových závitů.

Nedrátové povrchové rezistory zahrnují uhlík, kovový film (nazývají se také metalizované, kovové fólie), oxid kovu a kompozitní film.

Vodivý prvek uhlíkaté rezistory je film z pyrolytického uhlíku, který se často přidává 4% bor ke stabilizaci charakteristik rezistoru v průběhu času. Takové odpory mají nízkou úroveň vlastního šumu a malý záporný TCR, jsou odolné proti pulznímu přetížení, hodnota jejich odporu se mírně mění v závislosti na velikosti a frekvenci přiváděného napětí. Uhlíkové rezistory jsou vyráběny jako přesné a vysokofrekvenční při frekvencích až 1 GHz(ve formě podložek, tyčí, desek).

V kovovém filmu U rezistorů je vodivým prvkem film ze speciální slitiny složený z několika složek ( Fe, si,Ni, Cr) v různých procentech. Fólie se nanáší na základnu rezistoru pomocí vakuového napařování nebo katodového naprašování. Z hlediska základních elektrických charakteristik jsou rezistory s kovovým filmem poněkud lepší než uhlíkové rezistory: jsou stabilnější a odolnější vůči teplu a mají menší rozměry pro stejný rozptylový výkon. Mezi jejich nevýhody patří snížená odolnost proti pulznímu zatížení (vzhledem k nehomogenitě vodivého filmu), horší frekvenční vlastnosti než uhlíkové rezistory a střídavé TCS.

V oxid kovu V rezistorech je vodivým prvkem nejčastěji chemicky nanesený film oxidu cíničitého SnO 2 , který má dobrou přilnavost k základně rezistoru. Takové odpory se vyznačují zvýšenou stabilitou, tepelnou odolností a elektrickou pevností, odolností vůči chemickým vlivům a nízkou hladinou hluku. Oxidové rezistory jsou k dispozici ve vysokofrekvenčních a vysokonapěťových verzích, ale jejich jmenovité hodnoty nepřesahují stovky ohmů - jednotky kiloohmů.

V film V kompozitních rezistorech hraje roli vodivého prvku film vyrobený z polovodivé kompozice - směsi vodivého materiálu (saze, grafit) s pojivovým materiálem (polyesterová pryskyřice). Fólie se nanáší na skleněnou tyčinku válcováním a následným tepelným zpracováním. Výhodou těchto rezistorů je jejich snadná výroba a vysoká spolehlivost díky značné tloušťce vodivé vrstvy (až 50 um), nevýhodou je nízká stabilita a poměrně vysoká úroveň vlastního hluku.

V objemový bezdrátové odpory prvek vedoucí proud je vyroben ve formě tyče vyrobené z vodivého složení. Drátové vývody rezistoru jsou zalisovány do konců vodivého prvku a celý rezistor je vylisován sklokeramikou nebo plastem ( viz rámeček 8). V závislosti na složení kompozice se odpory rozlišují na uhlík-keramické, kovokeramické, lakové atd.

Objemové odpory jsou levnější a jednodušší na výrobu než odpory povrchového typu. Vnější izolační krimpování umožňuje učinit instalaci rádiového obvodu kompaktnější bez obav ze zkratu mezi sousedními částmi. Velký průřez vodivého prvku zajišťuje sníženou citlivost rezistoru na krátkodobá přetížení a zvýšenou spolehlivost zejména při dlouhodobém provozu v náročných klimatických podmínkách. Významnou nevýhodou objemových kompozitních rezistorů je vysoká úroveň vlastního šumu.

Variabilní odpory

Hodnota odporu proměnného rezistoru se nastavuje plynulým pohybem kluzného kontaktu umístěného na izolační desce jeho pohyblivého systému po povrchu vodivého prvku. V závislosti na jejich účelu se proměnné rezistory dělí na konstrukci a úpravu. Konstrukční odpory slouží k nastavení požadovaného provozního režimu zařízení po jeho výrobě, opravě nebo při běžné údržbě. Jejich pohyblivá osa je obvykle vyvedena pod štěrbinu a někdy je zablokována. Nastavovací odpory se používají jako pracovní ovládací prvky pro elektronické zařízení během jeho provozu.

Kromě dříve diskutovaných charakteristik ve vztahu k proměnným odporům jsou zavedeny pojmy funkční charakteristika (řídící křivka), rozlišení, odolnost proti opotřebení a hluk otáčení.

Funkční charakteristika proměnného odporu ukazuje závislost hodnoty odporu R mezi pohyblivým kontaktem a jedním z pevných kontaktů vodivého prvku z úhlu natočení A pohyblivý odporový systém.

Rozlišení proměnného odporu je jeho schopnost rozlišit nejmenší změnu úhlu natočení pohybujícího se systému. Vyznačuje se minimální přípustnou změnou odporu při velmi malém kontaktním pohybu. Kvantitativně je rozlišení vyjádřeno jako poměr skoku odporu nebo napětí k celkovému odporu nebo k celkovému napětí aplikovanému na rezistor. U proměnných drátových rezistorů závisí rozlišení na počtu závitů a je určeno pohybem pohyblivého kontaktu, při kterém se mění hodnota odporu. Rozlišení proměnných rezistorů pro obecné použití je 0,1...1,5% .

Odolnost proti opotřebení je schopnost proměnného odporu udržovat své parametry při opakovaných rotacích pohybujícího se systému. U rezistorů trimru používaných pro jednorázové úpravy odolnost proti opotřebení nepřekračuje 10 3 zatáčky. Odolnost proti opotřebení nastavovacích odporů a zejména přesných potenciometrů může dosáhnout 10 5 ...10 7 zatáčky.

Spolu s tepelným a fluktuačním šumem se při otáčení pohyblivého systému proměnného odporu na výstupní napětí superponuje přídavná složka - napětí rotačního šumu, jehož hladina je výrazně vyšší než tepelný a kolísavý šum.

Variabilní odpory se dělí na nedrát a drát . Bezdrátové rezistory se zase dělí na tenkovrstvé a hromadné. Jejich rozdíl spočívá v povaze vodivého prvku.

Variabilní drátové rezistory lze rozdělit na univerzální a speciální odpory. Rezistory pro všeobecné použití jsou nejrozšířenější v elektronických zařízeních; plní stejné funkce jako bezdrátové odpory. Takové rezistory mají obvykle prstencový izolační rám (z keramiky, sklolaminátu, oxidovaného kovu atd.) s jednovrstvým vinutím a otočným jezdcem s fosforovým nebo berylliovým bronzovým kontaktem ( viz rám 3). Nízkoenergetické rezistory jsou někdy vyrobeny bezrámové. Vodivé prvky nízkoodporových odporů jsou vyrobeny z konstantanového drátu a prvky vysokoodporových odporů jsou vyrobeny z nichromu.

Mezi speciální proměnlivé drátové rezistory patří například různé funkční potenciometry, které realizují daný nelineární vztah R (A) v analogových počítačových zařízeních. Požadované funkční charakteristiky lze získat různými způsoby: pomocí profilovaných rámů, pomocí vinutí s proměnným stoupáním, pomocí vodičů různého měrného odporu v jednotlivých sekcích vinutí, přemostěním jednotlivých sekcí vinutí atd. Mezi speciální typy patří také víceotáčkové a vícevinuté proměnlivé drátové rezistory.

Hlavním prvkem konstrukce variabilního bezdrátového rezistoru je deska ve tvaru podkovy vyrobená z getinaxu umístěná na izolační základně s nanesenou vodivou vrstvou, která se skládá ze složení grafitu a bakelitového laku s přídavkem plniv ( viz rám 3.4). Oxid kovů a kovové filmy a kompozice filmu kov-sklo mohou být také použity jako vodivá vrstva. Konce boty jsou potaženy stříbrným závěsem s nízkým odporem, zajišťujícím spolehlivý kontakt mezi botou a kovovými vodivými částmi rezistoru. Změna hodnoty odporu rezistoru se provádí otáčením osy, na které je upevněn jezdec s kontaktním kartáčem, klouzáním po vodivé vrstvě podkovy a elektrickým kontaktem se střední svorkou rezistoru.

Na rozdíl od tenkovrstvých objemových proměnných rezistorů mají keramickou základnu s podkovovitou drážkou vyplněnou vodivou vrstvou tl. 1 mm a další, což je kompozice vodivého média, plniva a pojiva. Jako vodivé médium se používá uhlík ve formě sazí a grafitu. Výplň je nejčastěji alund - čistý oxid hlinitý Al 2 Ó 3 a pojivem je smaltované sklo.

Objemové rezistory se vyznačují malou velikostí, zvýšenou odolností proti vlhkosti a vyšší provozní teplotou, protože proudová hustota ve vodivé vrstvě je mnohem nižší než u tenkovrstvých rezistorů a podmínky pro odvod tepla jsou lepší.

Variabilní rezistory jsou k dispozici v jednoduché a dvojité verzi. V duálním provedení otáčí jedna osa současně jezdce dvou samostatných rezistorů.

U bezdrátových proměnných rezistorů jsou hlavní funkční charakteristiky R (A) - regulační křivky - lineární, logaritmické A inverzní logaritmický (orientační).

Variabilní bezdrátové rezistory mají malé rozměry a hmotnost a nízkou cenu. Vyznačují se slabou závislostí odporu na frekvenci v poměrně širokém rozsahu jejích variací a možností implementace velkých hodnot. Mají však také nevýhody: nízký ztrátový výkon (ne více 2 W), poměrně výrazná závislost odporu na teplotě a technologická náročnost výroby rezistoru s danou funkční charakteristikou. Drátové proměnlivé rezistory tyto nevýhody z velké části nemají, i když jsou dražší a mají vyšší hmotnost a rozměry.

    Návrh, charakteristiky a parametry nelineárních rezistorů

Princip činnosti nelineárních rezistorů je založen na vlastnosti řady polovodičových materiálů měnit svůj elektrický odpor vlivem teploty ( termistory ), elektrické napětí ( varistory ) a magnetické pole ( magnetorezistory ).

Termistory (odpory citlivé na teplotu, termistory ) jsou objemové polovodičové nelineární prvky vyznačující se výraznou závislostí odporu na teplotě, přibližně 10...25 krát pevnější než kovy. Průmysl vyrábí termistory s nominálními odpory od několika ohmů do desítek megaohmů.

Termistory, ve kterých dochází ke změně odporu prvku citlivého na teplotu v důsledku výkonu, který se v něm uvolňuje, nebo změny okolní teploty, se nazývají termistory. přímé vytápění . K dispozici jsou také termistory nepřímé vytápění , ve kterém je tepelně citlivý prvek ohříván ze speciální topné spirály.

Termistory jsou zpravidla vyráběny z polovodičových materiálů (oxidy kovů, směsi oxidů, sulfidy, selenidy atd.) s vodivostí nečistot, které mají negativní TKS a používají se ve stejnosměrných a střídavých obvodech. Výjimkou jsou termistory na bázi oxidů uranu, tzv urdoxové , které nelze použít na stejnosměrný proud, protože mají iontovou vodivost a jsou náchylné k elektrolýze.

Některé termistory jsou vyrobeny na bázi titan-baryové keramiky (s nečistotami prvků vzácných zemin jako je cer, lanthan, samarium atd.), které mají pozitivní TKS. Jmenují se posistory .

Termistory jsou vysoce citlivé na vzdušný kyslík, proto jsou často uzavřeny ve vakuu nebo lahvích naplněných inertním plynem a jsou také utěsněny. Konstrukce termistorů ( viz rámeček 12) je různorodá. Jsou široce používány v elektronických zařízeních a automatizačních zařízeních jako senzory pro elektrická měření neelektrických veličin, měřiče výkonu slabých toků elektromagnetické energie (od mikrowattů po miliwatty), měřiče teploty, regulátory a alarmy, relé pro tepelnou regulaci, časová relé, bezkontaktní spínače, stabilizátory napětí, teplotní kompenzátory atd.

Varistory. Nazývají se polovodičové odpory, jejichž odpor ostře a nelineárně závisí na přiloženém napětí varistory .

Prášek karbidu křemíku se používá jako proudově vodivý prvek ve varistorech. Si C se střední zrnitostí 40...50 um, upevněné do monolitu pomocí různých spojovacích materiálů. Nazývají se domácí varistory na bázi karbidu křemíku s přídavkem jílu a grafitu tyrit s přídavkem ultraporcelánového pojiva - latinský , s přídavkem tekutého skla.

Elektrická vodivost varistoru je určena mnoha paralelními řetězci kontaktních zrn Si C a průrazné napětí spojovacího materiálu mezi kontakty v různých řetězcích má značný rozptyl. S rostoucím aplikovaným napětím se zbývající řetězce zrn jeden po druhém zapínají a charakteristika proud-napětí bude představovat rostoucí nelineární funkci. Ve skutečném varistoru je takových řetězců bezpočet, takže skutečná charakteristika proud-napětí bude hladká. Vlastnosti varistoru nezávisí na polaritě přiváděného napětí, proto je jeho proudově-napěťová charakteristika symetrická vzhledem k původu.

Konstrukčně jsou varistory řešeny ve formě kotoučů, podložek nebo trubek. Po spékání obrobků se na styčné plochy vypálením ve stříbrné pastě nanese metalizovaná vrstva, ke které se připájejí vývody varistoru. Pro ochranu před mechanickými a atmosférickými vlivy je varistor umístěn v porcelánovém nebo kovovém pouzdře a potažen lakem.

Proudově napěťovou charakteristiku varistoru lze analyticky vyjádřit jako

I=B U b nebo U=A I A

Kde U - napětí přivedené na varistor; já - proud protékající varistorem; A, A, B, b- koeficienty závislé na materiálu a tepelném zpracování varistoru při jeho výrobě

Pro varistor platí následující vztahy: b= 1 / A; B = A - b . Velikost b = UdU/dI volal koeficient nelinearity varistor. Obvykle b ³ 2 (pro prvky s lineární charakteristikou b = 1 ).

Protože jsou varistory nepolární, lze je použít v obvodech se střídavým proudem. Ovšem na frekvencích objednávky 10 kHz a výše, jejich proudově-napěťová charakteristika má podobu hysterezní smyčky, což se vysvětluje přítomností poměrně významné vlastní kapacity varistoru.

Na bázi varistorů Si C obvykle mají b ³ 2...4,5 , TKS<0, jmenovitý ztrátový výkon 0,8...2,5 W a pracovat v teplotním rozsahu ‑40...+100 Ó C. Varistory na bázi selenu mají b = 5...8 , pracovat v teplotním rozsahu ‑60...+100 Ó C, dobře odolávají přetížení a jsou levnější.

Varistory se používají v obvodech stabilizace napětí, regulaci otáček a reverzaci elektromotorů, násobení frekvence a obvodech modulátorů. Používají se také v analogových počítačích k provádění matematických operací s elektrickými signály, jako je umocňování, extrakce kořenů, násobení a mnoho dalších účelů.

Magnetorezistory . Když se vodič nebo polovodič přenášející elektrický proud zavede do magnetického pole, změní se jeho odpor. Tento jev se nazývá Gaussův jev, který se projevuje zejména u polovodičových materiálů s vysokou pohyblivostí nosičů náboje. Takovými materiály jsou některé antimonidy ( V Sb, Ga Sb), arsenidy ( V As , Ga As), selenid rtuťnatý HgSe, germanium, slitiny InSb-NiSb, V Sb - Ga Sb atd. Jejich odpor se zvyšuje se zvyšující se indukcí magnetického pole a používají se při výrobě magnetoreistory jako vodivé prvky. Současně mají tyto polovodičové materiály zpravidla nízký elektrický odpor. Pro zvýšení hodnoty odporu magnetorezistoru je proto jeho proudově vodivý prvek vyroben ve formě filmu o tloušťce cca. 20 um, umístěný na izolačním podkladu tl 0,1...0,5 mm(obvykle z alunda - čistý oxid hlinitý Al 2 Ó 3 ).

Magnetorezistory mají TKS<0 . Jejich odpor v nepřítomnosti magnetického pole (v závislosti na materiálu a provedení) se pohybuje od desetin ohmů do desítek kiloohmů a v přítomnosti pole s indukcí B = 1 t se zvýší přibližně desetinásobně.

Magnetorezistory se používají v měřicí technice k měření magnetické indukce, malých mechanických pohybů, činitele jakosti oscilačních obvodů, výkonu ve stejnosměrných a střídavých obvodech. Používají se v analogových počítačích pro sčítání, násobení, dělení dvou nebo více signálů, pro kvadraturu a reciprokály, stejně jako v obvodech oscilátorů, modulátorů a zesilovačů.

Výběr typu odporu pro konkrétní radiový obvod musí být proveden s ohledem na jeho provozní podmínky (velikost ztrátového výkonu, okolní teplota atd.), jakož i požadavky na vlastnosti odporu.

Výběr by měl začít studiem směrnicových dokumentů, v důsledku čehož je určen rozsah odporů schválených pro použití v této kategorii zařízení. Některé typy nových rezistorů obsahují zvláště vzácné a drahé materiály, a proto by se měly používat pouze ve zvláště kritických zařízeních.

V praxi se setkáváme s několika systémy pro označení typů rezistorů a také kondenzátorů - starých i nových.

Mnoho rezistorů bylo vyvinuto dříve 1969 let, se vyrábějí dodnes a jejich předchozí označení jsou zachována. Například: rezistory MLT (pokovené lakované žáruvzdorné), KOI rezistory (kompozitní objemově izolované), PEV rezistory (vlhkostně odolný smaltovaný drát) atd.

V roce 1969 byl představen systém označení typu rezistoru . Označení se skládá ze tří indexů.

    První index obsahuje jedno nebo dvě písmena a znamená:

    S- konstantní odpor;

    JV- proměnný odpor;

    SVATÝ- termistor;

    CH

    CM- magnetorezistor;

    SF- fotorezistor.

    Druhý index(digitální) znamená skupinu rezistorů podle charakteru proudovodného prvku.

Pro pevné a proměnlivé vodičové rezistory čísla znamenají:

1 - uhlík bez drátěného povrchu a bor uhlík;

2 - kovový film bez drátěného povrchu a oxid kovu;

3 - nedrátěný kompozitní povrch;

4 - bezdrátové kompozitní objemové;

5 - drát.

Pro termistory :

1 - kobalt-mangan;

2 - měď-mangan;

3 - měď-kobalt-mangan;

4 - nikl-kobalt-mangan.

Pro fotorezistory :

1 - sulfid olovnatý;

2 - síra-kadmium;

3 - selen-kadmium.

Pro varistory :

1 - karbid křemíku;

2 - na bázi selenu.

    Třetí index(digitální) se píše s pomlčkou a u všech rezistorů znamená pořadové číslo provedení.

    Čtvrtý index není požadováno .

Zde je několik příkladů nových zápisů: S1-1(konstantní bezdrátový povrchový uhlíkový rezistor prvního sériového čísla provedení), SP4-2(variabilní bezdrátový kompozitní objemový rezistor druhého sériového čísla provedení), ST2-1(měď-manganový termistor prvního sériového čísla).

V roce 1980 přijato nyní současný systém zkrácené a plné symboly, ve kterých je zavedena řada nových prvků a jsou odstraněny nadbytečné informace. V souladu s tím zkratka , přiřazené k odporům, se musí skládat z následujících prvků:

    První prvek- písmeno nebo kombinace písmen označující podtřídu rezistorů

    R- konstantní odpor;

    RP- proměnný odpor;

    HP - sada odporů;

    TR- termistor;

    PAN- magnetorezistor;

    HP- nelineární rezistor (varistor);

    FR- fotorezistor.

    Druhý prvek- číslo udávající skupinu odporů podle materiálu odporového prvku

1 - bez drátu;

2 - drát nebo kovová fólie.

    Třetí prvek- registrační číslo konkrétního typu odporu.

    Čtvrtý index(abecední nebo číselné) definuje specifické konstrukční prvky - není požadováno .

    Mezi druhým, třetím a čtvrtým indexem se umístí pomlčka.

V závislosti na velikostech označených rezistorů a typu technické dokumentace mohou být použity plný e a zkrácený (kódovaný ) označení jmenovitých odporů a tolerancí.

Plné označení jmenovité odpory sestává z hodnoty jmenovitého odporu a označení jednotky měření (Ohm - ohmy, kOhm - kiloohmy, MOhm - megaohmy, GOhm - gigaohmy, TOhm - teraohmy). Například 215 Ohm; 150 kOhm; 2,2 MOhm; 6,8 GOhm; 1 TOM

Kódované označení jmenovité odpory se skládá ze tří nebo čtyř znaků, včetně číslic a písmene nebo tří číslic a písmene. Kódové písmeno z ruské nebo latinské (v závorce) abecedy určuje násobitel, který tvoří odpor a určuje polohu desetinné čárky. Písmena, R, TO, M, G, T označte příslušné násobiče 1, 10 3 , 10 6 , 10 12 pro odpory vyjádřené v ohmech. Pro výše uvedený příklad byste napsali: 215 R, 150 000, 1M2, 6G8, 1T0.

Plné označení přípustná odchylka sestává z čísel, kódovaných - z písmen.

Kódované označení tolerance se shodují s mezinárodními normami.

Značení je povoleno na pevných rezistorech kód barvy. . Aplikuje se pomocí znaků ve formě kruhů nebo teček.

Pro označení barevným kódem je jmenovitý odpor rezistorů v ohmech vyjádřen dvěma nebo třemi číslicemi (v případě tří číslic není poslední číslice nula) a násobičem 10 n, Kde n- libovolné číslo od 0 do 9.

Značky jsou posunuty na jeden z konců rezistoru a umístěny zleva doprava v následujícím pořadí:

    první pruh - první číslice;

    druhý pruh - druhá číslice;

    třetí pásmo je multiplikátor;

    čtvrté pásmo je tolerance pro jmenovitý odpor.

Podepsat barvy (12 barev) Označení jmenovitého odporu a tolerancí musí odpovídat normě.

U rezistorů se jmenovitým odporem vyjádřeným třemi čísly a násobičem se barevné označení skládá z pěti znaků (proužků). První tři čárky jsou tři číslice, čtvrtý a pátý jsou násobitel a tolerance.

Pokud rozměry odporu neumožňují umístit označení blíže k jednomu z konců odporu, plocha prvního znaku (šířka prvního pruhu) je přibližně 2krát větší než ostatní znaky .

Literatura

VYŠŠÍ VOJENSKÁ ŠKOLA SPOJŮ STAVROPOL

Katedra radioelektroniky

PŘEDNÁŠKA

Stavropol 1998

Vzdělávací a vzdělávací cíle:

Analýza fyzikálních a elektrických vlastností pasivních prvků REA.

Seznámení se základními pojmy, vlastnostmi a principy klasifikace rezistorů.

Čas................................................. ...................................................

Vzdělávací a materiální podpora

Filmový pás LETI 2.1.

Rezistory

Rozdělení času přednášek

Úvodní část ................................................ ...............................

Kontrola připravenosti kadetů na přednášku......................................

Studijní otázky přednášky

Klasifikace a parametry rezistorů................................................

Návrh a použití lineárních rezistorů................................

Konstrukce, vlastnosti a parametry nelineárních rezistorů................................................. ..............................................

Závěr................................................. ...................................

Úkol pro kadety k samostatné práci......................

Závěr

Stručný přehled probírané látky, odpovědi na dotazy.

Zadání pro kadety k samostatné studijní práci, seznam doporučené literatury a metodické pokyny

Polovodičové rezistory (senzory pronikajícího záření) jsou vyráběny na bázi filmů z polykrystalických materiálů - sulfidu kademnatého, selenidu kademnatého atd. - sublimací ve vakuu a depozicí polovodičového filmu na kovový substrát, který je jedním z vývodů. Druhý vývod je aplikován na povrch polovodičové vrstvy rovněž vakuovým nanášením.

Polovodičové rezistory se vyznačují velkým kladným TC. Teplotní závislost odporu je způsobena dvěma procesy - generováním nosičů náboje a snižováním jejich pohyblivosti s rostoucí teplotou.

Klasifikace a značky polovodičových rezistorů

  • lineární rezistory;
  • nelineární rezistory:
  • · varistory - odpor závisí na použitém napětí;
  • · termistory - odpor závisí na teplotě;
  • · fotorezistory - odpor závisí na osvětlení;
  • · tenzometry - odpor závisí na deformaci rezistoru;
  • · magnetorezistory - odpor závisí na velikosti magnetického pole;
  • · Variabilní odpor (reostat);
  • · Trimrový odpor.

Lineární rezistor - polovodičové zařízení, které typicky používá lehce dopovaný křemík nebo arsenid galia. Rezistivita takového polovodiče závisí jen málo na síle elektrického pole a hustotě elektrického proudu. Proto je odpor lineárního rezistoru téměř konstantní v širokém rozsahu napětí a proudů. Lineární rezistory jsou široce používány v integrovaných obvodech.

Nelineární Rezistory se nazývají rezistory, jejichž odpor se mění v závislosti na hodnotě, použitém napětí nebo toku proudu. Odpor žárovky v nepřítomnosti proudu je tedy 10-15krát menší než při normálním spalování. Nelineární prvky zahrnují mnoho polovodičových prvků.

Varistor-- polovodičový rezistor, jehož elektrický odpor (vodivost) nelineárně závisí na přiloženém napětí, to znamená, že má nelineární symetrickou charakteristiku proud-napětí a má dva vývody. Má tu vlastnost, že prudce snižuje svůj odpor z desítek a (nebo) tisíců Ohmů na jednotky Ohmů, když napětí, které je na něj aplikováno, vzroste nad prahovou hodnotu. S dalším nárůstem napětí se odpor ještě více snižuje. Vzhledem k absenci doprovodných proudů při náhlých změnách aplikovaného napětí jsou varistory hlavním prvkem pro výrobu přepěťových ochran (SPD).

Vlastnosti

Nelinearita charakteristik varistorů je způsobena lokálním ohřevem kontaktních ploch četných krystalů karbidu křemíku (nebo jiného polovodiče). S místním zvýšením teploty na hranicích krystalů výrazně klesá jejich odpor, což vede ke snížení celkového odporu varistorů. Jeden z hlavních parametrů varistoru - koeficient nelinearity - je určen poměrem jeho statického odporu k dynamickému odporu:

kde a jsou napětí a proud varistoru.

Koeficient nelinearity leží v rozmezí 2-10 pro varistory na bázi SiC a 20-100 pro varistory na bázi ZnO.

Teplotní koeficient varistorového odporu je záporná hodnota.

termistor -- polovodičové zařízení, jehož elektrický odpor se mění v závislosti na jeho teplotě.

Termistor vynalezl Samuel Ruben v roce 1930.

Termistory jsou vyrobeny z materiálů s vysokým teplotním koeficientem odporu (TCR), který je obvykle řádově vyšší než TCR kovů a kovových slitin.

Odporový prvek termistoru je vyroben práškovou metalurgií z oxidů, halogenidů, chalkogenidů některých kovů, v různém provedení, např. ve formě tyčí, trubek, kotoučů, podložek, perliček, tenkých destiček a velikostí od 1- 10 mikrometrů až několik centimetrů.

Termistory jsou schopny pracovat v různých klimatických podmínkách a při značném mechanickém zatížení. V průběhu času však za drsných provozních podmínek, například při tepelném cyklování, dochází ke změně jeho počátečních termoelektrických charakteristik, jako jsou:

  • · jmenovitý (při 25 °C) elektrický odpor;
  • · teplotní koeficient odporu.

Existují také kombinovaná zařízení, jako jsou nepřímo vyhřívané termistory. Tato zařízení kombinují termistor s galvanicky odděleným topným tělesem v jednom pouzdře, které nastavuje teplotu termistoru a tím i jeho odpor. Taková zařízení mohou být použita jako proměnný odpor řízený napětím aplikovaným na topný článek takového termistoru. Teplota se vypočítá pomocí Steinhart-Hartovy rovnice:

Fotorezistor-- polovodičové zařízení, které při ozáření světlem mění hodnotu svého odporu. Nemá p-n přechod, proto má stejnou vodivost bez ohledu na směr toku proudu.

Pro výrobu fotorezistorů se používají polovodičové materiály s zakázaným pásmem, který je optimální pro řešený problém. K registraci viditelného světla se tedy používají fotorezistory vyrobené ze selenidu a sulfidu kademnatého, Se. K registraci infračerveného záření se používá Ge (čisté nebo dopované nečistotami Au, Cu nebo Zn), Si, PbS, PbSe, PbTe, InSb, InAs, HgCdTe, často chlazené na nízké teploty. Polovodič je nanesen jako tenká vrstva na skleněném nebo křemenném substrátu nebo vyřezán do tenké desky z monokrystalu. Polovodičová vrstva nebo wafer je opatřena dvěma elektrodami a umístěna v ochranném pouzdře.

Nejdůležitější parametry fotorezistorů:

  • · integrální citlivost - poměr změny napětí na jednotku výkonu dopadajícího záření (při jmenovité hodnotě napájecího napětí);
  • · práh citlivosti - hodnota minimálního signálu zaznamenaného fotorezistorem, vztažená na jednotku pracovního frekvenčního pásma.

Tenzometry-- rezistor, jehož odpor se mění v závislosti na jeho deformaci. Tenzometry se používají v tenzometrech. Tenzometry lze použít k měření deformace mechanicky spojovaných prvků. Tenzometr je hlavní součástí tenzometrů používaných pro nepřímé měření síly, tlaku, hmotnosti, mechanického namáhání, krouticího momentu atd.

Při natahování vodivých prvků tenzometru se zvětšuje jejich délka a zmenšuje se jejich průřez, čímž se zvyšuje odpor tenzometru, při stlačení je tomu naopak.

Princip fungování je znázorněn na animovaném obrázku. Pro názornost je na obrázku velikost deformace tenzometru přehnaná, stejně jako změna odporu. Ve skutečnosti jsou relativní změny odporu velmi malé (méně než ~10-3) a jejich měření vyžadují citlivé voltmetry, přesné zesilovače nebo ADC. Deformace se tedy převádějí na změnu elektrického odporu vodičů nebo polovodičů a následně na elektrický signál, obvykle napěťový.

Tenzometry se používají jako primární převodníky v tenzometrech a tenzometrických stanicích při měření mechanických veličin (přetvoření, síla, krouticí moment, výchylka, také pro měření tlaku v tlakoměrech atd.)

Reostat- elektrický přístroj vynalezený Johannem Christianem Poggendorffem, sloužící k regulaci proudu a napětí v elektrickém obvodu získáním požadované hodnoty odporu. Zpravidla se skládá z vodivého prvku se zařízením pro regulaci elektrického odporu. Odpor lze měnit plynule nebo stupňovitě.

Změnou odporu obvodu, ve kterém je reostat zapojen, lze dosáhnout změny hodnoty proudu nebo napětí. Pokud je potřeba změnit proud nebo napětí v malých mezích, zapojí se reostat do obvodu paralelně nebo sériově. Pro získání hodnot proudu a napětí od nuly do maximální hodnoty se používá potenciometrické zapojení reostatu, kterým je v tomto případě nastavitelný dělič napětí.

Použití reostatu je možné jak jako elektrické měřicí zařízení, tak jako zařízení jako součást elektrického nebo elektronického obvodu.

Hlavní typy reostatů

  • 1. Drátový reostat. Skládá se z drátu z materiálu s vysokým odporem nataženého přes rám. Drát prochází několika kontakty. Připojením k požadovanému kontaktu můžete získat požadovaný odpor.
  • 2. Posuvný reostat. Skládá se z drátu z materiálu s vysokým měrným odporem, otočeného po závitu, nataženého přes tyč z izolačního materiálu. Drát je pokryt vrstvou okují, která se speciálně získává při výrobě. Při pohybu jezdce s nasazeným kontaktem se seškrabuje vrstva okují a elektrický proud protéká z drátu do jezdce. Čím více závitů od jednoho kontaktu ke druhému, tím větší je odpor. Takové reostaty se používají ve vzdělávacím procesu. Typ posuvného reostatu je agometr, ve kterém roli jezdce plní kolo z vodivého materiálu, pohybující se po povrchu dielektrického bubnu s navinutým drátem.
  • 3. Kapalný reostat, což je nádrž s elektrolytem, ​​do které jsou ponořeny kovové desky. Je zajištěna plynulá regulace. Hodnota odporu reostatu je úměrná vzdálenosti mezi deskami a nepřímo úměrná ploše povrchu desek ponořených do elektrolytu.
  • 4. Trubkový reostat. Skládá se ze sady paralelně zapojených žárovek. Změnou počtu rozsvícených lamp se změnil odpor reostatu. Nevýhodou reostatu lampy je, že jeho odpor závisí na stupni zahřátí vláken lampy.

Trimrový odpor-- proměnný rezistor určený pro jemné doladění radioelektronického zařízení při jeho instalaci nebo opravě. Tyto součásti jsou instalovány uvnitř krytu zařízení a nejsou pro uživatele při běžném používání přístupné.

Lineární odpor na ničem nezávisí. Nelineární odpor může záviset na napětí, teplotě, osvětlení...
Rezistor se nazývá lineární, když se proud v něm mění úměrně přiloženému napětí, tzn. je-li funkce I =f(U) přímočará.

Závislost proudu rezistoru I na přiváděném napětí U se nazývá jeho proudově napěťová charakteristika (voltampérová charakteristika). Pokud odpor rezistoru nezávisí na proudu, je jeho proudově-napěťová charakteristika přímka (obr. 1a) procházející počátkem souřadnic. Takový odpor se nazývá lineární. Rezistor, jehož proudově-napěťová charakteristika není přímka (obr. 1b), se nazývá nelineární. Elektrické obvody obsahující pouze lineární prvky se nazývají lineární. Pokud má obvod alespoň jeden nelineární prvek, celý obvod se nazývá nelineární.

15. Dělič napětí na rezistorech při provozu naprázdno: neregulovaný a nastavitelný. Výpočet výstupního napětí.
Dělič napětí se používá v elektrických obvodech, když je potřeba snížit napětí a získat několik pevných hodnot. Skládá se ze dvou nebo více prvků (odpory, reaktance).
Dělič napětí - zařízení, ve kterém jsou vstupní a výstupní napětí spojeny koeficientem přenosu 0<= a <= 1.

Jako dělič napětí se obvykle používají nastavitelné odpory (potenciometry). Lze si to představit jako dvě části obvodu, nazývané ramena, jejichž součet napětí se rovná vstupnímu napětí.

Podobné články