Как и многие электронные компоненты, резисторы бывают разных форм, размеров, мощностей и типов. Существуют также различия в типичных значениях шума резистора, допусков, номинальной мощности, температурного коэффициента, коэффициента напряжения, частотной характеристики, размера и надежности. Некоторые резисторы идеально подходят для одних приложений и являются источником кошмаров при поиске и устранении неисправностей в других.
В этом руководстве мы рассмотрим типы резисторов и соответствующий вариант использования каждого из них.
Углеродные резисторы
Резисторы с углеродным составом были наиболее распространенным типом резисторов из-за низкой стоимости и надежности. В резисторах из углеродного состава используется твердый блок материала, изготовленный из угольного порошка, изолирующей керамики и связующего материала. Сопротивление регулируется изменением соотношения углерода и наполнителя.
На состав углерода в резисторе влияют условия окружающей среды, особенно влажность. Он имеет тенденцию изменяться в сопротивлении с течением времени. По этой причине резисторы из углеродного состава имеют плохой допуск по сопротивлению, обычно всего 5 процентов. Резисторы из углеродного состава также ограничены номинальной мощностью до 1 Вт. В отличие от их плохих допусков и низкой мощности, резисторы из углеродного состава имеют хорошую частотную характеристику, что делает их пригодными для высокочастотных применений.
Углеродные пленочные резисторы
Углеродные пленочные резисторы используют тонкий слой углерода поверх изолирующего стержня, который разрезается, образуя узкую, длинную резистивную дорожку. Контролируя длину пути и его ширину, сопротивление можно точно контролировать с допуском до 1 процента.
В целом, возможности резистора из углеродной пленки лучше, чем резистора из углеродного состава, с номинальной мощностью до 5 Вт и улучшенной стабильностью. Однако частотная характеристика хуже из-за индуктивности и емкости, вызванных резистивным путем, прорезанным в пленке.
Металлические пленочные резисторы
Одним из распространенных типов осевых резисторов, используемых сегодня, являются металлопленочные резисторы. Подобно конструкции резисторов из углеродной пленки, основное отличие заключается в использовании в качестве резистивного материала металлического сплава, а не углерода.
Металлический сплав, как правило, сплав никеля и хрома, обеспечивает более жесткие допуски сопротивления, чем углеродные пленочные резисторы с допусками до 0,01 процента. Металлопленочные резисторы доступны примерно до 35 Вт. Однако варианты сопротивления начинают уменьшаться выше 1 или 2 Вт.
Металлические пленочные резисторы имеют низкий уровень шума. Эти резисторы стабильны с небольшим изменением сопротивления из-за температуры и приложенного напряжения.
Толстопленочные резисторы
Толстопленочные резисторы стали популярными в 1970-х годах и даже сегодня являются обычными резисторами для поверхностного монтажа. Они изготавливаются методом трафаретной печати с использованием проводящего композита из смеси керамики и стекла, взвешенного в жидкости. После трафаретной печати резистора его обжигают при высоких температурах, чтобы удалить жидкость и сплавить керамический и стеклянный композит.
Изначально толстопленочные резисторы имели плохие допуски. Сегодня они доступны с допуском всего 0,1 процента в корпусах, рассчитанных на мощность до 250 Вт. Толстопленочные резисторы имеют высокотемпературный коэффициент: изменение температуры на 100 градусов Цельсия приводит к изменению сопротивления до 2,5 процентов.
Тонкопленочные резисторы
Заимствуя полупроводниковые процессы, тонкопленочные резисторы изготавливаются с помощью процесса вакуумного осаждения, называемого напылением. Напыление - это нанесение тонкого слоя проводящего материала на изолирующую подложку. Этот тонкий слой подвергается фототравлению для создания резистивного рисунка.
За счет точного контроля количества наносимого материала и резистивного рисунка для тонкопленочных резисторов можно добиться допусков до 0,01 процента. Тонкопленочные резисторы ограничены мощностью около 2,5 Вт и более низким напряжением, чем резисторы других типов, но являются стабильными резисторами. Точность тонкопленочных резисторов имеет свою цену, которая обычно вдвое превышает цену толстопленочных резисторов.
Проволочные резисторы
Самые мощные и самые точные резисторы - это резисторы с проволочной обмоткой, которые редко бывают мощными и точными одновременно. Резисторы с проволочной обмоткой изготавливаются путем наматывания высокоомной проволоки, как правило, из никель-хромового сплава, на керамическую катушку. Варьируя диаметр, длину, сплав проволоки и форму намотки, свойства проволочного резистора могут быть адаптированы к применению.
Допуски по сопротивлению составляют всего 0,005 процента для прецизионных резисторов с проволочной обмоткой и могут быть найдены с номинальной мощностью до 50 Вт. Мощные резисторы с проволочной обмоткой обычно имеют допуски 5 или 10 процентов, но имеют номинальную мощность в диапазоне киловатт.
Резисторы с проволочной обмоткой имеют высокую индуктивность и емкость из-за особенностей конструкции, что ограничивает их использование в низкочастотных приложениях.
Потенциометры
Изменение сигнала или настройка схемы является обычным требованием для чувствительных электронных приложений. Одним из простых способов ручной настройки сигнала является использование переменного резистора или потенциометра. Потенциометры обычно используются для аналоговых пользовательских входов, таких как регуляторы громкости. Меньшие версии для поверхностного монтажа настраивают или калибруют схему на печатной плате перед опечатыванием и отправкой клиентам.
Потенциометры могут быть точными многооборотными переменными резисторами, но часто представляют собой простые однооборотные устройства, которые перемещают грязесъемник по токопроводящей углеродной дорожке для изменения сопротивления от близкого к нулю до максимального значения.
Потенциометры обычно имеют низкую номинальную мощность, плохие шумовые характеристики и посредственную стабильность. Тем не менее, возможность изменять сопротивление и регулировать сигнал делает потенциометры незаменимыми при разработке многих схем и прототипов.
Другие типы резисторов
Как и в случае с большинством компонентов, несколько специальных вариантов резисторов удовлетворяют нишевые потребности. Некоторые из них довольно распространены, в том числе резистивный элемент в лампе накаливания. Другие специальные варианты резисторов включают нагревательные элементы, металлическую фольгу, оксид, шунты, металлокерамику и сетчатые резисторы.
