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 email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *