3. Электрорадиоэлементы [13, 14]

3.1. Резистивные элементы электронной техники

3.1.1. Общие сведения о резисторах

Резистором называется элемент электронной техники, обладающий свойствами активного электрического сопротивления. Он предназначен для перераспределения и регулирования электрической энергии между элементами схемы. Принцип действия резисторов основан на использовании свойства материалов оказывать сопротивление протекающему через них электрическому току. Особенностью резисторов является то, что электрическая энергия в них превращается в тепло, которое рассеивается в окружающую среду.

По назначению резисторы делятся на резисторы общего назначения, прецизионные, высокочастотные, высоковольтные и высокоомные.

По постоянству значения сопротивления резисторы подразделяются на постоянные, переменные и специальные. Постоянные резисторы имеют фиксированную величину сопротивления; у переменных резисторов предусмотрена возможность изменения сопротивления в процессе эксплуатации; сопротивление специальных резисторов изменяется под действием внешних факторов: протекающего тока или приложенного напряжения (варисторы), температуры (терморезисторы), освещения (фоторезисторы) и т.д.

По виду токопроводящего элемента резисторы делятся на проволочные и непроволочные.

По эксплуатационным характеристикам дискретные резисторы делятся на термостойкие, влагостойкие, вибро- и ударопрочные, высоконадежные и т.д.

Резисторы гибридных интегральных микросхем (ИМС) изготавливаются в виде резистивных пленок, наносимых на поверхность подложки. Эти резисторы могут быть тонкопленочными (толщина пленки порядка 1 мкм) и толстопленочными (толщина пленки порядка 20 мкм).

Резисторы полупроводниковых ИМС представляют собой тонкую (толщиной 2-3 мкм) локальную область полупроводника, изолированную от подложки и защищенную слоем SiO₂.

Важной характеристикой резистора является зависимость тока, протекающего через него, от приложенного к резистору напряжения. Такая зависимость называется вольт-амперной характеристикой.

По виду вольт-амперной характеристики различают резисторы линейные и нелинейные. В нелинейных резисторах в качестве токопроводящего элемента применяют различные полупроводниковые материалы. По конструкции резисторы подразделяются на углеродистые, металлопленочные, металлоокисные, металлодиэлектрические, композиционные и полупроводниковые. По способу защиты резистивного элемента различают резисторы изолированные, изолированные лакированные, компаундированные, опрессованные пластмассой, герметизированные и вакуумированные.

3.1.2. Основные параметры резисторов

Номинальное сопротивление резистора – значение сопротивления, которое должен иметь резистор в соответствии с нормативной документацией (ГОСТ, ТУ). Фактическое сопротивление каждого экземпляра резистора может отличаться от номинального не более чем на допустимое отклонение.

Номинальная мощность резистора – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на резисторе, при которой параметры резистора сохраняются в установленных пределах в течение длительного времени, называемого сроком службы. Напряжение на резисторе не должно превышать U_ном, соответствующего номинальной мощности P_ном:

.

Температурный коэффициент сопротивления (TKR) – относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на один градус. TKR может изменяться в интервале температур. У некоторых резисторов изменяется и знак TKR.

.

Если зависимость сопротивления от температуры носит линейный характер, величину TKR можно вычислить по формуле

где R₁, R₂ – сопротивление при температурах T₁ и T₂ соответственно.

Электрическая прочность резистора характеризуется предельным напряжением, при котором резистор может работать в течение срока службы без электрического пробоя. Предельное рабочее напряжение резистора зависит от атмосферного давления, температуры и влажности воздуха.

Уровень собственных шумов резистора определяется случайными колебаниями разности потенциалов, возникающими в результате флуктуаций объемной концентрации носителей заряда и флуктуаций его электрического сопротивления. ЭДС шумов в полосе частот Δf определяется так:

.