Линейное сопротивление. Линейные и нелинейные резистивные сопротивления

А в этой заключительной части познакомимся с нелинейными резисторами .

Относятся к классу саморегулирующихся резисторов, изменяющих свое сопротивление под воздействием внешних электрических или неэлектрических факторов. Благодаря своим специфическим качествам нелинейные резисторы применяются в схемах автоматики, схемах защиты от перенапряжений, в устройствах контроля и регулирования различных величин, в качестве датчиков в измерительных приборах и т.д.

Нелинейными называются резисторы, для которых не выполняется линейная зависимость между током и приложенным к ним напряжением. Наиболее широкое применение в электронике и электротехнике нашли варисторы, терморезисторы, фоторезисторы и тензорезисторы.

1. Тензорезисторы.

Тензорезистор – это резистор, деформация которого вызывает изменение его электрического сопротивления. Тензорезисторы широко применяются в качестве чувствительных элементов тензометрических датчиков , используемых для измерения деформаций, внутренних усилий, перемещений, биений, крутящих моментов, давления и др.

В основе принципа работы тензорезистора лежит явление тензоэффекта , заключающееся в изменении электрического сопротивления проводника при его растяжении или сжатии, изгибе, кручении и сдвига. Однако чаще всего рассматривают линейную деформацию растяжения или сжатия. На рисунке показан тензодатчик, применяемый в конвейерных весах для измерения веса материала.

Тензорезистор представляет собой проводник, выполненный в виде плоской петлеобразной обмотки прямоугольной формы (решетки), к концам которой припаяны (приварены) выводы из медного провода, предназначенные для включения тензорезистора в электрическую цепь. Решетка с помощью специального клея закрепляется на тонкой прямоугольной полоске из бумаги, клеевой или лаковой пленки, служащей для решетки подложкой. С помощью подложки тензорезистор крепится к поверхности тензодатчика или исследуемого объекта.

Проводники для тензорезисторов изготавливают из специальной константановой микропроволоки толщиной 0,025…0,035 мм, тонкой фольги из медноникелевого сплава толщиной 0,01…0,02 мм или же напыляются методом фототравления для получения плёнки металла.

Принцип работы тензорезистора достаточно прост. Для проведения измерений тензорезистор приклеивают к исследуемому объекту, благодаря чему деформация устройства практически точно воспринимается решеткой тензорезистора. В процессе измерения исследуемый объект деформируется, соответственно, и решетка тензорезистора испытывает деформацию растяжения или сжатия, отчего меняется ее поперечное сечение, а значит, и сопротивление.

Отечественной промышленностью выпускаются проволочные , фольговые и полупроводниковые тензорезисторы. На рисунке показан внешний вид фольговых тензорезисторов типа ТКФ, 2ФКП.

На следующем рисунке показан фольговый тензорезистор для измерения трех компонент деформации.

Основными параметрами тензорезисторов являются:

1. Коэффициент тензочувствительности (чувствительность тензорезистора) — характеризует интенсивность изменения сопротивления проводника в зависимости от воздействующей деформации.

2. Номинальное сопротивление , R (Ом) – значение активного сопротивления чувствительного элемента (решетки) тензорезистора. Тензорезисторы выпускаются с номинальным сопротивлением 10…1000 Ом и наиболее распространенными являются величиной 120, 200, 350, 400, 1000 Ом.

3. Предельная деформация , Ɛmax (%) – наибольшее значение деформации в мкм/м (или в %), в отношении которой завод-изготовитель гарантирует надежную работу тензорезистора.

4. Ползучесть , % (ч) – проявляется в виде изменения выходного сигнала при заданном и неизменном значении деформации. Причиной ползучести является упругое несовершенство подложки и клея. Обычно ползучесть тензорезисторов не превышает 0,5 — 1% за первый час после приклеивания и соответственно 1 – 1,5% за 6 часов.

На принципиальных схемах тензорезисторы обозначают основным символом резистора и знаком нелинейного саморегулирования с буквой «Р», обозначающей механическое усилие – давление.

Измерение деформации с помощью тензорезистивных преобразователей является одним из самых сложных в технике электрических измерений из-за малого диапазона изменения сопротивления тензорезистора при воздействии деформации. Изменение сопротивления 100-омного датчика составляет около 0,0002 Ом на деформацию в 1 мкм/м, поэтому для преобразования таких малых изменений питающее напряжение к тензорезистору подводят через мостовую схему, где тензорезистор может быть включен в одно из плеч моста, либо в два плеча, либо мостовая цепь составляется целиком из тензорезисторов.

В зависимости от количества тензорезисторов, включаемых в измерительный мост, возможны три модификации мостовой схемы: «четверть моста», «полумост» и «полный мост».

Тензорезисторы обычно выносятся за пределы измерительного устройства и располагаются на исследуемом объекте, тогда как резисторы, дополняющие мост, как правило, расположены в измерительном устройстве.

2. Терморезисторы.

Терморезистором называют полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется под действием температуры. Резистивный элемент таких резисторов выполнен из полупроводниковых материалов на основе окислов металлов.

Терморезисторы используются для температурной компенсации различных электрических цепей, стабилизации токов и напряжений, в качестве датчиков контроля температуры, в автоматике для регулирования и измерения температуры, в измерителях мощности и т.д.

Основными параметрами терморезисторов является номинальное сопротивление , изменяющееся при определенной температуре, и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), показывающий на какую величину изменяется сопротивление резистора при изменении температуры на 1°С. Также учитывают тепловую инерцию , которая характеризуется постоянной времени, т.е. промежутком времени, в течение которого сопротивление резистора изменится на 63°С при перенесении его из воздушной среды с температурой 0°С в воздушную среду с температурой 100°С.

В зависимости изменения сопротивления от температуры терморезисторы изготавливают с отрицательным и положительным ТКС. Терморезисторы с отрицательным ТКС называют термисторами (NTC), а с положительным – позисторами (PTC). При повышении температуры сопротивление термистора уменьшается , а сопротивление позистора увеличивается .

Нагрев терморезистора осуществляют прямым или косвенным способом.
При прямом нагреве сопротивление резистора изменяется под действием окружающего воздуха или непосредственно проходящим через резистор током. Терморезисторы с прямым нагревом используются для измерения температуры, температурной компенсации положительного ТКС различных электрических цепей, стабилизации токов и напряжений, в качестве предохранителей в схемах защиты от перегрузок по току и напряжению, в качестве переключателей в пусковых устройствах.

Отечественная промышленность выпускает термисторы серии КМТ, ММТ, СТ1-2, СТ1-17, СТ3-6, СТ4-2, ПТ1, ПТ3, ТР1 — ТР4, ТП и т.д., а также позисторы серии СТ5-1, СТ6-1А, СТ10-1, СТ11-1Г, СТ14-3, СТ15-2-220В и т.д.

При косвенном нагреве изменение сопротивления происходит под действием тепла, выделяемого специальным нагревателем. В резисторах косвенного нагрева резистивный и нагревательный элементы размещены в одном корпусе, но гальванически разделены друг от друга. Нагревательным элементом задается температура резистивного элемента и, тем самым, изменяется сопротивление терморезистора. Терморезисторы косвенного нагрева используются в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу терморезистора.

Отечественной промышленностью выпускаются резисторы косвенного нагрева серии ТКП-20, ТКПМ-20, ТКП-50, ТКПМ-50, ТКП-300А, ТКПМ-300А, СТ1-21, СТ1-30, СТ1-31, СТ3-21, СТ3-27, СТ3-31, СТ3-33 и т.д.

На принципиальных схемах терморезисторы изображают в виде нелинейного резистора со знаком температуры «t° ». Условное изображение терморезистора косвенного нагрева обозначается с дополнительным символом подогревателя в виде перевернутой латинской буквой «U».

3. Варисторы.

Варистором называют полупроводниковый резистор, обладающий свойством уменьшения сопротивления полупроводника при увеличении приложенного напряжения.

Варисторы обладают высоким омическим сопротивлением, составляющим сотни мегаом, и включаются в электрическую цепь параллельно питающему напряжению и нагрузке. Они работают в диапазоне напряжений от 4 до 1500 В постоянного или переменного тока и рассчитаны на определенное рабочее напряжение.

Варисторы применяются для защиты электрооборудования от импульсных напряжений и используются в маломощных стабилизаторах, системах автоматической регулировки усиления, в схемах защиты от перегрузок и т.п. Принцип действия варистора заключается в его способности мгновенно понижать свое сопротивление при увеличении или скачках питающего напряжения, а затем также мгновенно его восстанавливать при возвращении напряжения на первоначальный уровень.

Работает варистор следующим образом: в обычном режиме (при отсутствии скачков напряжения) он находится под действием питающего напряжения защищаемого оборудования и проходящий ток через варистор очень мал (менее 1 мА) и варистор никак не влияет на работу защищаемого оборудования.

При скачке питающего напряжения варистор резко уменьшает свое сопротивление до нескольких ом и шунтирует нагрузку, пропуская весь пиковый ток через себя. При этом поглощаемая варистором энергия скачков напряжения рассеивается в виде теплового излучения, и в этот момент через варистор могут кратковременно протекать токи в десятки или тысячи ампер.

Так как варистор обладает большим быстродействием (не более 25 нс), то после прекращения скачков напряжения он быстро восстанавливает свое сопротивление до номинального значения и питающее напряжение опять поступает на оборудование.

При длительном воздействии повышенным напряжением варистор может перегреться и выйти из строя из-за превышения максимально допустимого тока. Геометрические размеры и мощность варистора играют значительную роль, так как общая площадь его поверхности имеет пропорциональное влияние на эффективность рассеивания энергии бросков напряжения и удержание пиковых токов нагрузки без угрозы быть поврежденным. Поэтому на корпусе зарубежных и некоторых отечественных варисторов помимо рабочего напряжения указывают его диаметр в миллиметрах:

Но все же полную информацию о варисторе необходимо смотреть на сайте производителя или в сопроводительной документации, так как производители маркируют их с небольшим отличием.

Основные параметры варисторов:

1. Номинальное рабочее напряжение , Un – классификационное напряжение, при котором через варистор протекает ток 1мА.

2. Максимально допустимое переменное Um~ и постоянное Um= напряжение – величина, при которой варистор включается в работу.

3. Напряжение ограничения — максимальное напряжение между выводами варистора, воздействующее на защищаемое электрооборудование в момент шунтирования его варистором.

4. Допустимая поглощаемая энергия , W (Дж) при воздействии одиночного импульса. От этой величины зависит, как долго может действовать перегрузка с максимальной мощностью без опасности повредить варистор.

5. Емкость , Со , измеренная в закрытом состоянии. При работе ее значение зависит от приложенного напряжения. Когда варистор пропускает пиковый ток, величина емкости падает до нуля.

Расчет рабочего режима варистора сводится к оптимальному выбору значения его классификационного напряжения и допустимой энергии рассеивания. Для ориентировочных расчетов рекомендуется, чтобы рабочее переменное напряжение не превышало Uвх ≤ 0,6Un , а рабочее постоянное напряжение не превышало Uвх ≤ 0,85Un .

Для сети с напряжением 220В 50Гц используют варисторы с классификационным напряжением не ниже 380…430В. Для варистора с классификационным напряжением 430 В при импульсе тока 100 А напряжение будет ограничено на уровне около 600 В.

Для повышения рассеиваемой мощности варисторы включают последовательно или параллельно . При последовательном включении через варисторы протекает одинаковый ток, а общее напряжение разделяется пропорционально их сопротивлениям. В этих же соотношениях разделяется поглощаемая энергия.

При параллельном включении используется последовательно-параллельная схема включения варисторов: варисторы последовательно собираются в столбы, а столбы соединяются параллельно. Затем подбором варисторов добиваются совпадения ВАХ столбов варисторов.

На принципиальных схемах варистор обозначается в виде нелинейного резистора с латинской буквой «U» у излома знака саморегулирования.

Из советских и российских наибольшее применение нашли варисторы серии СН1 (устарели и не выпускаются), СН2 и ВР-1, а из зарубежных, варисторы серии FNR, CNR, TWR, JVR, WMR, HEL, MYG и т.д.

Отечественные варисторы изготавливаются в виде дисков толщиной до 10 мм (в зависимости от классификационного напряжения) и маркируются буквенным и цифровым кодом. Варисторы СН2-1 и ВР-1 имеют проволочные однонаправленные выводы диаметром 0,8 мм (варисторы СН2-1 варианта «в» имеют выводы диаметром 0,6 мм). Варисторы СН2-2 вариант «А» имеют штуцерные выводы с резьбой М5, вариант «Б» имеет массивные выводы, переходящие в шпильки с резьбой М5, вариант «Г» имеет массивные дисковые выводы с резьбой М5, а варианты «В» и «Д» имеют контактные поверхности, покрытые серебром.

Маркировка отечественных варисторов:

1 . Две первые буквы СН и ВР указывают, что это варистор.
2 . Цифра сразу после букв обозначает материал, из которого сделан варистор: СН2 – оксидноцинковые, ВР-1 — оксидноцинковые.
3 . Вторая цифра, написанная через дефис, обозначает тип варистора (1 – дисковые варисторы, 2 – силовые варисторы). У варисторов ВР вторая цифра является типоразмером (габариты).
4 . Буква сразу после второй цифры указывает на вариант варистора (а–д – проволочные выводы; А–Д – силовые выводы).
5 . Третье число является номинальным напряжением (в вольтах).
6 . Четвертое число обозначает допускаемое отклонение от номинального напряжения (в процентах).

Примеры маркировки:

СН2-1а 430В ±10% — оксидноцинковый варистор, дисковый, с проволочными выводами, номинальным напряжением 430 В с допускаемым отклонением ±10%.

ВР-1-1 22В ±10% — оксидноцинковый варистор, дисковый, с проволочными выводами, номинальным напряжением 22 В с допускаемым отклонением ±10%.

Примеры маркировки зарубежных варисторов:

FNR 14 K471 :

FNR – серия или название производителя;
14 — диаметр варистора 14 мм;
K – допускаемое отклонение от номинального напряжения ±10%;
471 – рабочее напряжение 470 В – смотри цифровая маркировка резисторов.

CNR 07D 390K :
CNR — серия или название производителя;
07 — диаметр варистора 7мм;
D – дисковый;
390 — рабочее напряжение 39 В;
K – допускаемое отклонение от номинального напряжения ±10%.

271 KD 14 :
271 — рабочее напряжение 270 В;
K — допускаемое отклонение от номинального напряжения ±10%;
D – дисковый;
14 — диаметр варистора 14 мм.

4. Фоторезисторы.

Фоторезистором называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор, электрическое сопротивление которого зависит от освещенности. Фоторезисторы работают в цепях постоянного и переменного тока, и нашли широкое применение в радио и электротехнике. Их применяют в системах фотоэлектрической автоматике и телемеханике, в промышленной и бытовой электронике и вычислительной технике.

Принцип действия фоторезистора основан на эффекте фотопроводимости полупроводника при его освещении. В результате поглощения полупроводником лучистой энергии образуется дополнительное количество подвижных носителей заряда, вследствие чего улучшается электропроводность полупроводника и, как следствие, уменьшается сопротивление, т.е. возникает дополнительная проводимость, называемая фотопроводностью полупроводника.

Если поверхность полупроводника освещать непрерывно, то его сопротивление снижается, и через фоторезистор начинает течь световой ток . После прекращения освещения восстанавливается прежняя величина проводимости и через неосвещенный фоторезистор течет малый ток, называемый темновым . Разность между световым и темновым током называют фототоком .

Более удобно пользоваться понятием темновое сопротивление , которое определяется, как сопротивление неосвещенного фоторезистора. Для большинства фоторезисторов указывается именно нижний предел темнового сопротивления, величина которого находится в пределах от десятков килоом до нескольких мегаом.

Фоторезистор состоит из диэлектрической подложки , выполненной из стеклянной или керамической пластины, на поверхность которой нанесен тонкий слой металла из золота, серебра или платины. На поверхность металлов нанесен тонкий слой из специального полупроводника, например, из сульфидов свинца, висмута, кадмия и др., свойства которого и определяют параметры фоторезистора. Подложка и полупроводник образуют светочувствительный элемент , который снабжен гибкими выводами для включения в электрическую цепь и расположен так, чтобы на него мог падать свет.

От внешних воздействий фоторезистор защищает слой лака или эпоксидной смолы, пропускающий свет лишь нужной области спектра, а также пластмассовый или металлический корпус. Свет проникает через окошечко в корпусе, расположенное над полупроводниковым слоем.

Отечественная промышленность выпускает фоторезисторы ФСК, ФСД, ФСА, СФ.

На электрических схемах фоторезисторы обозначаются символом резистора, помещенного в круг, к которому направлены две наклонные параллельные стрелки, символизирующие фотоэлектрический эффект. На некоторых современных отечественных и зарубежных схемах круг указывают не всегда.

К основным параметрам фоторезисторов относятся:

1. Темновое сопротивление , Rт – сопротивление фоторезистора в отсутствии падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности.

2. Световое сопротивление , Rc – сопротивление фоторезистора, измеренное через определенный интервал времени после начала воздействия излучения, создающего на нем освещенность заданного значения.

3. Рабочее напряжение , Uраб – постоянное напряжение, приложенное к фоторезистору, при котором обеспечиваются номинальные параметры при длительной его работе в заданных эксплуатационных условиях (гарантирующее продолжительную работу фоторезистора).

4. Удельная чувствительность – отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока и приложенного к нему напряжения.

5. Интегральная чувствительность – определяется как отношение разности токов при освещении и темнового к световому потоку, падающего на резистор при номинальном значении напряжения. Ее величина лежит в пределах от 1000 до 5000 мкА/(лм В).

Кроме указанных параметров, фоторезистор характеризуется также максимальным рабочим напряжением, номинальной мощностью, относительным изменением сопротивления, временем спада фототока при затемнении, а также спектральными характеристиками, показывающими, в какой части спектра фоторезистор имеет наибольшую чувствительность.

Вот и все, что хотел коротко рассказать о нелинейных резисторах .
Удачи!

Литература:

1. В. А. Волгов – «Детали и узлы радио-электронной аппаратуры», Энергия, Москва 1977 г.
2. Ю. А. Овечкин – «Полупроводниковые приборы», Москва «Высшая школа» 1979 г.
3. В. В. Фролов – «Язык радиосхем», Москва «Радио и связь», 1988 г.
4. И. Б. Бондаренко – «Электрорадиоэлементы. 1 часть. Резисторы», Санкт-Петербург 2012 г.
5. Б. А. Глаговский, И. Д. Пивен – «Электротензометры сопротивления», Энергия, Москва 1964 Ленинград.
6. Е. С. Полищук – «Измерительные преобразователи», Киев, Головное издательство издательского объединения «Вища школа», 1981 г.
7. В. А. Мехеда – «Тензометрический метод измерения деформаций», Самара, Издательство СГАУ, 2011 г.

Полупроводниковый резистор - это прибор с двумя выводами, электрическое сопротивление которого зависит от управляющих воздействий: напряжения, температуры, освещения и т.д. В полупроводниковых резисторах применяется полупроводниковый материал, равномерно легированный примесями. Тип примеси и конструкция резистора определяют функциональные свойства резистора. Существует следующая классификация полупроводниковых резисторов: линейные резисторы, варисторы, тензорезисторы, фоторезисторы и терморезисторы, в свою очередь разделяющиеся на термисторы и позисторы.

Линейный резистор имеет постоянное сопротивление в широком диапазоне токов и напряжений. Изготавливается из слаболегированного кремния или арсенида галлия. Линейные резисторы обладают более высокой термостойкостью чем обычные, работают на частотах до 100 МГц. Наиболее широко используемые типы полупроводниковых резисторов: МОН, МОУ, С2‑1. Главная область применения линейных полупроводниковых резисторов - интегральные микросхемы.

Варистор - это полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Имеет нелинейную вольтамперную характеристику. Изготавливается из карбида кремния. Основной параметр варистора - коэффициент нелинейности:

где - статическое сопротивление,

Динамическое сопротивление.

Практические значения K нел, находятся в пределах 2–6. Кроме того, варисторы характеризуются следующими параметрами: классификационным напряжением U кл, классификационным током I кл, мощностью рассеивания P max , температурным коэффициентом тока.

На высоких частотах наблюдается гистерезис вольтамперной характеристики, причем с ростом частоты ширина петли гистерезиса увеличивается (рис. 1.6). Промышленность выпускает несколько типов варисторов (СН-1-1, СН-1-2, СН-2-1, СНI-2-2, СН1-3), отличающихся параметрами и конструкцией. Для примера приведем параметры варистора СН1-1: Uкл =560–1500 В; Iкл =10 мА; K нел = 3,5–4,5; P max = l Вт; a =7·10 -3 1/°C.

Варисторы используют для регулирования электрических и механических величин, в стабилизаторах напряжения и тока, в преобразователях частоты, для защиты от перенапряжений и т.п.

Тензорезистор - это полупроводнико­вый резистор, в котором используется связь электрического сопротивления с механической деформацией. Иногда кроме термина "тензорезистор" (тензо - растягивать) самостоятельно применяют термин "пьезорезистор" (пьезо - сжимать). Изготавливается из легиро­ванного кремния p- и n-типа. Основная характеристика - деформационная, представляющая собой зависимость относительного изменения сопротивления DR/R от относительной деформации Dl/l (рис. 1.7). Кроме того, тензорезисторы характеризуются номинальным значением сопротивления R ном = (100-500) Ом и коэффициентом тензочувствительности , значения которого для различных тензорезисторов лежат в пределах от –150 до +150. Конструктивно представляют собой пластинки и пленки. Используются как датчики деформаций, в микрофонах. Следует отметить, что гораздо более высокой чувствительностью к деформациям обладают тензодиоды, у которых коэффициент тензочувствительности достигает нескольких тысяч.

Фоторезистор - полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от освещенности. Полупроводник, поглощая лучистую энергию, образует дополнительные носители зарядов (фототок). Основная схема включения фоторезистора предполагает наличие источника питания Е и приведена на рис. 1.8. Без освещенности сопротивление фоторезистора велико и через него течет слабый теневой ток, обусловленный наличием в неосвещенном полупроводнике некоторого количества свободных носителей заряда. При освещении фоторезистора ток в цепи существенно возрастает за счет увеличения концентрации зарядов. Ток, вызванный освещением, называется световым током или фототоком.

Энергетическая характеристика фоторезистора показывает зависимость фототока I ф от светового потока Ф. Рис 1.9 показывает, что эта характеристика нелинейна в области больших световых потоков. Вольтамперные характеристики фоторезисторов линейные, однако, при повышенных напряжениях линейность может нарушаться (рис. 1.10). Фототок зависит также от спектрального состава светового потока. Зависимость относительного значения фототока от длины волны излучения при световом потоке определяет спектральную характеристику прибора. Для различных полупроводниковых материалов максимум чувствительности приходится на различные участки спектра. Спектральные свойства фоторезисторов принято характеризовать длиной волны l max , соответствующей максимуму чувствительности, и порогом фотоэффекта, равным длине волны l 0 , при которой чувствительность составляет 1% от максимальной. На рис. 1.11 показана спектральная характеристика фоторезистора из сульфида кадмия.

Фоторезисторы обладают значитель­ной инерционностью, обусловленной вре­менем генерации и рекомбинации электро­нов и дырок, происходящих при изменении освещенности. Время установления стацио­нарного значения фототока называют вре­менем фотоответа. Оно определяет макси­мально допустимую частоту модуляции светового потока. Для большинства фото­резисторов на частоте модуляции света 1 кГц наблюдается существенное уменьшение чувствительности. Фоторезисторы из селени­стого свинца могут работать при частотах по­рядка 10 кГц без заметного снижения чувст­вительности.

Фоторезисторы характеризуются сле­дующими основными параметрами: темновым сопротивлением R (10 2 –10 9 Ом), рабочим напряжением U p (10–100 В), чувст­вительностью к свету S (до 20 А/лм). Все эти параметры существенно зависят от температуры.

Достоинства фоторезисторов: высокая чувствительность, малые габа­риты, возможность включения в цепь постоянного и переменного тока, при­менимость как в видимой, так и в инфракрасной области спектра.

Используются в различных преобразователях в качестве датчиков све­товых потоков.

Терморезистор меняет свое сопротивление в зависимости от темпера­туры. Замеряя его сопротивление можно определить его температуру.

Используется как термометр. У термисторов сопротивление с ростом температуры падает, а у позисторов в рабочем диапазоне - растет. Темпера­турная характеристика для различных терморезисторов различна (рис. 1.12). Для большинства термисторов зависимость сопротивления от температуры выражается аналитически экспонентой:

где K - коэффициент, определяемый конструкцией резистора, b - ко­эффициент, определяемой концентрацией примеси в полупроводнике, Т - температура по Кельвину.

Основным параметром терморезистора является температурный коэф­фициент сопротивления

который выражает процентное изменение сопротивления терморезистора при изменении температуры на 1°С.

Источником температуры может служить как внешняя среда, так и те­пло, выделяемое в самом терморезисторе при прохождении тока. Терморези­сторы в зависимости от способа управления температурой изготавливаются с прямым или косвенным подогревом.

В терморезисторе с прямым подогревом нагрев происходит под влия­нием проходящего через резистор тока. В терморезисторах с косвенным по­догревом используется дополнительная нагревательная обмотка.

Серийно выпускаемые термисторы имеют температурный коэффици­ент сопротивления в пределах от –0,3 до –0,66. Позисторы могут иметь зна­чения температурного коэффициента на крутом участке температурной ха­рактеристики, доходящие до 50.

В электрической цепи терморезистор ведет себя как обыкновенный ре­зистор, но его сопротивление зависит от температуры среды и от величины проходящего тока. Обладает большой тепловой инерционностью. Тепловая инерционность характеризуется постоянной времени t - временем, в тече­ние которого температура изменится на 63% от начальной.

Конструктивно терморезисторы выполняются в виде дисков, шайб, бу­син и стержней.

Терморезисторы характеризуются следующими паспортными парамет­рами: номинальным сопротивлением, температурным коэффициентом сопротивления a, рассеиваемой мощностью P max , постоянной времени t, допустимым диапазоном температур и теплоемкостью С - количеством тепла, которое нужно сообщить резистору, чтобы нагреть его на 1°С.

Терморезисторы изготавливаются из оксидов металлов (меди, марганца, кобальта) и их смеси. Позисторы изготавливаются из титанат-бариевой керамики с примесью редкоземельных элементов. Область применения терморезисторов: измерение и регулирование температуры, термокомпенсация различных элементов электрических цепей, измерение мощности высокочастотных колебаний и лучистой энергии, в качестве регулируемых бесконтактно резисторов.

Полупроводниковые болометры состоят из двух терморезисторов и служат для дистанционного контроля и измерения оптического (инфракрасного) и электромагнитного излучения. Один терморезистор облучается контролируемым излучением и измеряет его мощность, а второй компенсирует влияние температуры окружающей среды.

Датчики Холла , строго говоря, не являются резисторами, но, как и полупроводниковые резисторы используют однородный полупроводниковый материал. Принцип их действия основан на использовании эффекта Холла. Он заключается в том, что если через некоторые полупроводниковые материалы n-типа пропустить ток при воздействии на образец поперечного магнитного поля, то электроны смещаются к боковым граням образца, на которых возникает Э.Д.С. Холла:

где U н - Э.Д.С Холла;

R н - постоянная Холла;

I - ток через образец полупроводника;

B - индукция магнитного поля;

d - толщина образца.

Для изготовления датчиков Холла применяют селенид и телурид ртути, сурьмянистый индий. Конструктивно выполняется в виде пластин и пленок. Имеет большое внутреннее электрическое сопротивление, обладает высокой чувствительностью к магнитному полю в большом диапазоне частот.

Используется в качестве датчиков магнитных полей, особенно в тонких зазорах магнитопроводов электрических аппаратов и машин.

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.

Заключение

Краткий обзор рассмотренного материала, ответы на вопросы.

Задание курсантам для самостоятельной учебной работы, список рекомендованной литературы и методические указания

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

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: