В предыдущей статье, мы ответили на вопрос, что такое резистор, сопротивление, и удельное сопротивление. А теперь, давайте рассмотрим, какие бывают типы резисторов.
Как и все электронные компоненты, резисторы бывают различных размеров, форм и типов. Следовательно, выбор правильных резисторов должен производиться с особой тщательностью.
Резисторы можно разделить на линейные и нелинейные.
Что такое линейный резистор?
Резисторы, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными резисторами. Сопротивление этих резисторов не меняется при протекании через него переменного тока.
Резисторы, подчиняющиеся закону Ома:
- Постоянные резисторы.
- Переменные резисторы.
Постоянные резисторы
Постоянные резисторы — это те, значение сопротивления которых не изменяется. Производитель устанавливает для него фиксированное значение. В идеале постоянные резисторы должны работать независимо от изменений температуры, напряжения и частоты. Но это практически невозможно, поскольку все материалы резисторов имеют температурный коэффициент, который приводит к температурной зависимости. Паразитная емкость, которая присутствует во всех резисторах, приведет к импедансу, и, следовательно, фактическое сопротивление будет отличаться от ожидаемого. Постоянные резисторы доступны в различных размерах, формах, и т.д.
Вот список некоторых постоянных резисторов:
- Резистор из углеродного состава.
- Пленочные резисторы.
- Резисторы с проволочной обмоткой.
Резисторы из углеродного состава
Резисторы из углеродного состава — это часто используемые резисторы. Из-за своей конструкции эти резисторы можно купить по невысокой цене. Такие резисторы состоят из мелко измельченного углерода и керамической глины, действующей в качестве связующего. Пропорции углерода и глины являются главным фактором, определяющим значение сопротивления. Сопротивление выше, когда количество углерода меньше.
Диапазон значений таких резисторов от 1 Ом до 22 МОм. Преимущество углеродных резисторов заключается в том, что они не повреждаются импульсами высокой энергии, доступны по очень низкой цене и довольно-таки долговечны.
К недостаткам данных резисторов можно отнести высокую чувствительность к температуре, нестабильные шумовые характеристики и проблемы со стабильностью в горячем состоянии. На их работу влияет влажность, поэтому допуск составляет целых 5%. Они также имеют номинальную мощность в диапазоне от низкого до среднего, т.е. <5 Вт.
Резисторы из углеродного состава подходят для высокочастотных схем, поскольку они имеют низкую индуктивность.
Резисторы пленочного типа
Резисторы пленочного типа производятся методом пленочного осаждения. После того, как пленка была нанесена на изолирующий материал, она вырезается в виде спирали с помощью лазера. Величина сопротивления регулируется или поддерживается толщиной осаждаемой пленки.
Пленочные резисторы бывают двух типов:
- Тонкопленочные резисторы.
- Толстопленочные резисторы.
Тонкопленочные резисторы
Тонкопленочные резисторы изготавливаются путем нанесения резистивного слоя на изолирующую основу, например керамику. Толщина резистивной пленки не превышает 0,1 мкм. Вакуумное напыление — это метод, используемый для нанесения резистивной пленки на керамику. Резистивный материал, который часто представляет собой сплав никеля и хрома, называемый нихром, напыляется на керамическую основу изолятора. В результате чего будет получена однородная пленка толщиной 0,1 микрометра. Толщиной металлической пленки можно управлять, контролируя время распыления. Тонкопленочные резисторы могут быть изготовлены как резисторы SMD или резисторы с осевыми выводами. Из-за их высокой устойчивости и низкого температурного коэффициента тонкопленочные резисторы используются в прецизионных схемах.
Примеры тонкопленочных резисторов:
- Резисторы с металлической пленкой.
- Резисторы с углеродной пленкой.
В металлических пленках, никель используется в качестве резистивного элемента, а в случае пленок оксида металла — оксид олова.
Металлопленочные резисторы имеют гораздо более высокую температурную стабильность по сравнению с углеродными резисторами. Следовательно, они используются в таких схемах, как активные фильтры, где требуется низкий температурный коэффициент и жесткие допуски.
Углеродно-плёночные резисторы лучше, чем углеродные композиционные резисторы. Углеродно-пленочные резисторы используются в схемах, где рабочее напряжение и температура высоки, например, в лазерах и радарах.
Толстопленочные резисторы
В толстопленочных резисторах толщина резистивной пленки почти в 1000 раз больше, чем в тонкопленочных резисторах. Основное отличие толстопленочных резисторов от тонкопленочных — это процедура нанесения резистивной пленки. Резистивная пленка в толстопленочных резисторах изготовлена из смеси связующего носителя и оксида металла. Для связывания смеси используется склеивание стеклянной фритты. Носителем является экстракт органического растворителя с оксидом иридия или рутения. Эта смесь изготавливается в виде пасты, а резистивная пленка получается путем нанесения этой пасты на керамическую основу с использованием трафарета и трафаретной печати.
Толстопленочные резисторы могут использоваться в схемах, где важна высокая мощность и высокая стабильность работы. Металлооксидные резисторы имеют гораздо лучшую температурную стабильность и лучшую стойкость к импульсным токам.
Резисторы с проволочной обмоткой
Резисторы с проволочной обмоткой — самые точные резисторы с высокой номинальной мощностью. Конструкция проволочных резисторов включает намотку тонкой проволоки из металла или металлического сплава вокруг изолирующей подложки.
Обычно используемые металлы представляют собой манганин или константан, а в случае металлического сплава используется никель-хромовый сплав, который также называется нихромом.
Величину сопротивления можно увеличивать или уменьшать, с помощью изменения диаметра намотки, ее длины и типа сплава.
Допуск сопротивления проволочных резисторов составляет 0,005%, а номинальная мощность находится в диапазоне от 50 до 300 Вт. Это прецизионные резисторы. В случае силовых резисторов допуск составляет 5%, а номинальная мощность находится в диапазоне киловатт.
Поскольку металлический провод намотан на изолятор в виде катушки, они действуют как индукторы. Это приводит к реактивному сопротивлению и индуктивности, и при использовании в цепях переменного тока существует вероятность сдвига фазы при работе на более высоких частотах. Но есть возможность преодолеть это ограничение, намотав каждую половину провода по разным сторонам. Это нейтрализует индуктивный эффект друг друга. Эти резисторы называются неиндуктивными резисторами с проволочной обмоткой. Обычно стоимость резисторов с проволочной обмоткой выше по сравнению с углеродными композиционными резисторами.
В высокочастотных схемах можно использовать неиндуктивные резисторы с проволочной обмоткой, но их стоимость выше, чем у обычных резисторов с проволочной обмоткой. Резисторы с проволочной обмоткой используются во многих схемах. Некоторые из них используются в автоматических выключателях, преобразователях, датчиках температуры и датчиках тока.
Переменные резисторы
Переменные резисторы — это те, в которых значение сопротивления может изменяться или регулироваться. Работу переменного резистора можно пояснить с помощью следующей схемы.
Путь сопротивления обеспечивается дорожкой, а выводы устройства соединены с этой дорожкой. Ползунок используется для увеличения или уменьшения сопротивления за счет его движения.
Потенциометр
Потенциометр — это электромеханический резистор с тремя выводами, который является наиболее часто используемым переменным резистором.
Два крайних вывода будут обеспечивать постоянное сопротивление, которое является формальным сопротивлением. Вывод в центре подвижный и называется ползунок. Этот подвижный ползунок поддерживает контакт с резистивной поверхностью. Сопротивление между первым выводом и ползунком плюс сопротивление между ползунком и вторым выводом равно формальному сопротивлению устройства. Название «потенциометр» дано этому устройству, поскольку оно регулирует напряжение по принципу делителя напряжения.
Лучшее применение потенциометров — использование в схемах настройки и в радиоприемниках.
Подстроечный резистор
Подстроечный резистор — это переменный резистор, который используется в условиях случайной регулировки. Обычно предварительные настройки устанавливаются на печатной плате и регулируются с помощью расположенного сверху поворотного регулятора шлицевой отверткой.
В отличие от потенциометров, в которых сопротивление изменяется линейно, предварительно заданное сопротивление изменяется экспоненциально.
Символ подстроечного резистора показан ниже:
Подстроечные резисторы доступны для однооборотных и многооборотных операций. Они используются в схемах, где значение сопротивления устанавливается уже в цепи. Из-за своей чувствительности подстроечные резисторы часто используются в схемах измерения, таких как измерение температуры или света.
Реостат
Реостат — это двухконтактный переменный резистор. В реостате один вывод резистивной дорожки переменного резистора и вывод ползунка подключены к цепи. Это соединение ограничивает ток в цепи в соответствии с положением ползунка.
Реостаты используются для контроля сопротивления, не прерывая прохождения тока. Реостаты выполнены по типу резисторов с проволочной обмоткой. Реостаты используются в схемах, где сила тока важнее номинальной мощности. Обычно они используются в схемах настройки и в схемах управления мощностью.
Нелинейные резисторы
Как видно из названия, их сопротивление изменяется в зависимости от тока, протекающего в резисторе. К нелинейным резисторам относятся:
- Варистор
- LDR
- Термистор
Варистор
Это электронный компонент с нелинейными вольт-амперными характеристиками. Сопротивление варистора изменяется в соответствии с изменением напряжения на нем. Это делает его чувствительным к напряжению устройством, поэтому его также называют резистором, зависимым от напряжения.
Сопротивление варистора очень высокое при нормальных условиях эксплуатации. Но сопротивление резко уменьшается, когда напряжение превышает номинальное значение варистора. Варисторы из оксида металла — наиболее распространенный тип варисторов. Зерна оксида цинка используются для обеспечения характеристик диода PN. Следовательно, он используется для защиты электронных и электрических цепей от скачков напряжения.
Светозависимый резистор (LDR)
Светозависимые резисторы или фоторезисторы — это светочувствительные резисторы, сопротивление которых изменяется в зависимости от интенсивности падающего на них света. Обозначение светозависимых резисторов:
Светозависимые резисторы изготовлены из полупроводников с высоким сопротивлением. В отсутствие света или в темноте сопротивление резисторов, зависящих от света, обычно очень велико, в диапазоне мегаомов (МОм). Когда свет падает на поверхность светозависимых резисторов, значение его сопротивления уменьшается.
Термистор
Термистор — это резистор, значение сопротивления которого зависит от температуры. Это тип преобразователя. Они в основном используются для измерения температуры. Есть два типа термисторов: NTC (отрицательный температурный коэффициент), PTC (положительный температурный коэффициент).
По мере увеличения температуры, сопротивление термистора уменьшается для термистора NTC, а для PTC сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Они сильно отличаются от датчиков температуры. RTD применяется для больших диапазонов температур, где температура варьируется от -90 до 1300.
Другие типы резисторов
Резисторы можно разделить по типу применения и номинальной мощности.
Типы резисторов в зависимости от подключения и применения
SMD резисторы
Устройства для поверхностного применения (SMD) производятся с помощью технологии, называемой технологией поверхностного применения (SMT).
Развитие технологий поверхностного применения и устройств поверхностного применения является результатом потребности производителей печатных плат в меньших, более быстрых, дешевых и эффективных компонентах.
Резисторы SMD меньше, чем их аналоги, и обычно имеют прямоугольную, но иногда и овальную форму. Эти прямоугольные микросхемы имеют очень маленькие металлические выводы, которые используются для контакта с поверхностью печатной платы и, следовательно, устраняют необходимость в отверстиях на печатной плате.
Резистор SMD показан на картинке ниже:
Резисторы SMD состоят из изолирующей подложки, и на эту подложку нанесен пленочный слой оксида металла. Величина сопротивления определяется толщиной пленки. Из-за своего небольшого размера они подходят для макетных плат. У них очень небольшая индуктивность и емкость, но они могут хорошо работать на радиочастотах.
Резисторы с монтажом в сквозное отверстие
Сквозное отверстие — это метод монтажа, при котором компоненты вставляются в отверстия, находящиеся на печатной плате. Для этого на нем есть небольшие металлические выводы. Все резисторы с выводами, выходящими из корпуса, и предназначенные для контактного назначения, относятся к сквозным резисторам.
Помимо дискретных компонентов, сквозные резисторы могут быть найдены в виде резисторов с использованием технологий Dual in-line package и Single-in-line package.
Эти SIP- и DIP-резисторы обычно используются в лестничных схемах резисторов, подтягивающих и понижающих сетях, терминаторах шины и т.д.
Сетевые резисторы
Сетевые резисторы представляют собой одиночные резисторы в корпусе с двумя или более резисторами. Обычно они поставляются в одинарном или двойном линейном корпусе. Эти SIP- и DIP-резисторы тоже используются в лестничных схемах резисторов, подтягивающих и понижающих сетях, терминаторах шины и т.д.
Сетевые резисторы используются для экономии пространства на плате, повышения надежности, уменьшения количества паяных соединений и улучшения согласования допусков.
Обычно сетевые резисторы используются в резисторных цепях, терминаторах шины и терминаторах интерфейса малых компьютерных систем. Они используются как для поверхностного монтажа, так и для монтажа в сквозные отверстия.
С Уважением, МониторБанк