Elementy pasywne – Niby to takie proste – #2 – Rezystory cz. II

Kontynuacja:

W poprzednim wpisie wymieniłem i pokrótce opisałem najważniejsze parametry rezystorów, zaś teraz opiszę rodzaje najpopularniejszych oporników występujących na rynku.

Grupy rezystorów:

Objętościowe:

Pierwszą grupą rezystorów jaką chciałbym opisać są rezystory węglowe objętościowe. Materiał oporowy występuje w całej objętości elementu i od jego właściwości elektrycznych zależy wartość rezystancji.

  • Rezystory objętościowe węglowe:  charakteryzują się silną zmianą rezystancji w funkcji czasu, dużymi szumami własnymi, niską indukcyjnością własną wynikającą z braku drutu, wysokim współczynnikiem temperaturowym, dużą pojemnością własną (rzędu kilku pF) wynikającą z budowy cząstek węgla (niewykorzystywane w częstotliwościach 10-20 MHz). Do zalet tego typu rezystorów należy odporność na krótkotrwałe przeciążenia. Stosowane są nadal w gasikach RC.

       Warstwowe

Kolejną grupą są rezystory warstwowe powstające w sposób nałożenia na powierzchnię (najczęściej ceramiczną) materiału przewodzącego. W celu dopasowania rezystancji materiał przewodzący jest kształtowany za pomocą lasera lub ostrza.

  • Węglowe: węgiel nanoszony jest na warstwę ceramiczną, charakteryzują się wysokim współczynnikiem temperaturowym (-200 ÷ – 1000 ppm/oC), dużym szumem własnym, niską stabilnością długotrwałą. Wykorzystywane są głównie w układach gdzie priorytetem jest cena.
  • Metalizowane: warstwę węgla zastąpiono metalem, pojemność własna wynosi 0,02 pF, posiadają niski współczynnik temperaturowy +5 ÷ +150 ppm/oC, niski współczynnik napięciowy nawet 1 ppm/V, niskie szumy własne w porównaniu do węglowych, większą stabilnością długotrwałą w porównaniu do węglowych, niższą niż węglowe odpornością na przeciążenia prądowe. Stosowane są do urządzeń audio.
  • Rezystory grubowarstwowe: wykonane metodą sitodruku z tlenków metali i szkła nanoszonego na ceramikę spiekając warstwy ze sobą. Charakteryzują się niską stabilnością rezystancji w czasie oraz w temperaturze, a także dużymi szumami. Współczynnik temperaturowy tych elementów wynosi od 50 – 400ppm/ oC. Zaletą stosowania tego typu rezystorów jest niska cena. W taki sposób wykonywane są najczęściej rezystory SMD.
  • Rezystory cienkowarstwowe: wytworzone w sposób wytrawienia metalu lub wypalenia laserem, ten typ rezystorów stosowany jest w przyrządach pomiarowych, współczynnik temperaturowy wynosi poniżej 1 ppm/oC, współczynnik napięciowy 0,03 ppm/V, charakteryzuje się dobrą stabilnością długotrwałą, oraz niską odpornością na przeciążenia prądowe. Są dobrym rozwiązaniem, gdy nie jest wymagana wysoka dokładność, a ważna jest cena oraz rozmiar. Stosowane są w układach precyzyjnych pomiarów.
  • Rezystory foliowe: wykonywane poprzez nanoszenie folii ze stopu Ni/Cr wraz z domieszkami na warstwę ceramiczną. Następnie wycinane są ścieżki z naniesionej folii, dopasowując wartość rezystancji do wymagań produkcyjnych. Rezystory foliowe charakteryzują się wysoką stabilnością rezystancji, brakiem indukcyjności pasożytniczej, małymi szumami, małą pojemnością pasożytniczą, wysoką odpornością na wyładowania ESD. Stosowane w wysokiej klasy urządzeniach audio.

Drutowe:

Kolejną grupą, o której wspomnę są rezystory drutowe stosowane do rozpraszania największych mocy, powstają poprzez nawinięcie drutu oporowego na korpus ceramiczny.

  • Drutowe: wyróżnia je znakomita stabilność długotrwała, wysoka odporność na wyładowania ESD, niska tolerancja, niski współczynnik temperaturowy 1 – 50 ppm/K, współczynnik napięciowy 1 ppm/V. Z powodu zastosowania drutu oporowego charakteryzują się dużą indukcyjnością, także pojemność własna jest wysoka co daje się we znaki przy wyższych częstotliwościach. Rezystory tego typu używane są w układach dużych mocy, na przykład jako układy ładowania obwodu pośredniczącego (DC-linku) w przekształtnikach energoelektronicznych.

Regulowane:

Na końcu chciałbym poruszyć temat rezystorów o zmiennej wartości rezystancji, czyli o potencjometrach.

  • Potencjometr: najczęściej wykonywany jest z materiałów: węglowych (słabsze właściwości), ceramicznych, pastylkowych. Występują w postaci suwakowej, jednoobrotowej lub wieloobrotowej. Uwaga projektowa: w czasie projektowania układu z potencjometrami łączcie trzecią nóżkę (o nominalnej rezystancji) z nóżką o zmiennej rezystancji. Uchroni to wasz układ przed nagłą zmianą rezystancji podczas regulacji. W czasie regulacji ślizgacz może odrywać się od obwodu oporowego, co spowoduje nieskończoną rezystancję na wyjściu potencjometru. Kolejna uwaga: pamiętajcie, że z reguły śruba służąca do regulacji umieszczona na potencjometrze jest połączona elektrycznie z suwakiem. Dlatego podczas regulacji najlepiej używać specjalnego trimmera (wkrętaka ceramicznego). Pin regulowany potencjometru powinien być dołączony do potencjału o niższej impedancji np. do GND lub + zasilania. Uwaga ostatnia: nie stosuj potencjometrów wszędzie, wiem, że kusi możliwość doregulowania rezystancji lecz potencjometry nie są stabilne i nie można idealnie wyregulować wartości rezystancji. Jeśli chcesz mieć możliwość doregulowania rezystancji użyj rezystora lub kilku rezystorów w połączeniu z potencjometrem (zachowaj dużo większą rezystancję rezystorów o stałej wartości w porównaniu do potencjometru).

Podsumowanie

Reasumując, dobór odpowiedniego typu rezystora musi być przemyślany pod kątem konkretnego zastosowania. Podczas wyboru odpowiedniego typu elementu musimy kierować się kilkoma parametrami wyciągając z nich medianę, co pomoże nam dobrać optymalny rezystor pod katem ceny oraz parametrów fizycznych.

Autor artykułu
Mateusz Pluta

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *