Резисторы для радиоэлектроники

Введение

В радиоэлектронной технике очень большой объем потребления линейных термостабильных резисторов. В электронных и радиотехнических схемах они поглощают электрическую энергию с целью ее регулирования и распределения в необходимых количествах между многочисленными узлами, цепями и элемен­тами.

Мировой объем производства резисторов радиотехнического назначения превысил 30 млрд. шт. в год.

Резисторы по назначению подразделяются на резисторы с постоянным и переменным сопротивлением. По типам они подразделяются на проволочные, тонкопленочные, толстопленочные и объемные. Только непроволочных рези­сторов в СНГ методами порошковой металлургии свыше 70 разновидностей.

К резисторам предъявляется широкий комплекс требований:

1. Допуск по номинальному значению сопротивления, регламентированный ГОСТ 103—74.

2. Температурный коэффициент электросопротивления (ТКС).

3. Номинальная мощность рассеяния W_H0M — допустимая электрическая нагрузка в течение гарантированного срока службы при заданной гарантиро­ванной стабильности электросопротивления. Удельная мощность рассеяния W_HQJV определяется отношением номинальной мощности рассеяния к объему ^{резистора.}

^{4. Предельное рабочее напряжение.} Оно определяется уровнем тепловыделения при пропускании тока, за грани­цами которого наступает электрический пробой, а также возможными локаль­ными тепловыделениями, приводящими к очаговому разрушению.

5. Коэффициент напряжения — относительное изменение сопротивления резистора, измеренного при напряжениях, соответствующих 10 и 100 % его номинальной мощности рассеяния.

6. Коэффициент электростарения

^{7. Коэффициент увлажнения (влагостойкость).}

8. Электродвижущая сила шумов, появляющаяся на выводах резистора, небольшая переменная составляющая напряжения, обусловленная флуктуациями контактных поверхностей и, как следствие, беспорядочными контакт­ ными сопротивлениями на границах проводящих частиц или кристаллов — недостаток, свойственный главным образом непроволочным резисторам. ЭДС шумов для объемных постоянных резисторов не должна превышать 10 мкВ/В, а для переменных — 10 мкВ/В.

9. Сохраняемость резистора — способность сохранять уровень эксплуата­ционных параметров в условиях длительного хранения. Кроме удовлетворения этим специфическим требованиям непроволочные резисторы должны обладать возможно большими электросопротивлением и величиной рассеиваемой мощно­сти, малыми температурным коэффициентом электросопротивления (ТКС), коэффициентом термического расширения (КТР) и высокой термостойкостью.

Токовые шумы резисторов, возникающие вследствие процессов возбужде­ния и рекомбинации носителей тока, и тепловые шумы, связанные с флуктуа-ционными изменениями объемной концентрации электронов в токопроводящем слое, обусловленными тепловым движением, должны быть минимальны.

Объемные резисторы

Объемные резисторы содержат в качестве токопроводящего элемента ком­позиционный материал гетерогенного строения, состоящий из проводящей компоненты, органического или же неорганического связующего, наполнителя, пластификатора и отвердителя.

Регулирование величины ТКС резисторов осуществляют подбором соста­вов проводящей компоненты и керамической связки, существенно отличающихся величиной КТР. При более высоких значениях КТР проводящей компоненты при повышении температуры образуются дополнительные мостики проводимой сти вследствие уменьшения контактных зазоров между частицами проводящей фазы, в результате чего ТКС приобретает отрицательные значения. При обрат­ном соотношении КТР проводника и связки ТКС может стать положительным. Соответствующим подбором состава токопроводящего композита регулируют знак и величину ТКС, вплоть до нулевого его значения.

По такому же принципу конструируют и высокоомные компенсаторы, выбо­ром состава которых удается в них реализовать ТКС или равный нулю в желае­мом интервале температур, или же того или иного знака.

В низкоомных компенсаторах величина и знак ТКС в желаемом интервале температур обеспечиваются рациональным сочетанием металлической и полу­проводниковой составляющих в композите типа сэндвича либо другого строения. Объемные резисторы подразделяют на два типа: СПО и ТВО. Пер­вые — с переменным сопротивлением и вторые — с постоянным сопротив­лением, отличающиеся повышенной теплостойкостью и влагостойкостью. Прин­ципиальное различие этих типов резисторов в том, что резисторы с переменным сопротивлением имеют токопроводящий слой, сохраняющий электрический контакт со средой, в частности со смещаемой щеткой. В резисторах с постоян­ным сопротивлением токопроводящая фаза в смеси с изолирующей керамиче­ской заключена полностью в объеме стеклоэмалевой связки.

Технология изготовления объемных резисторов обоих типов на керамиче­ской связке достаточно близка и сводится к подготовке смеси порошков токопроводящей компоненты, наполнителя с высоким сопротивлением и стеклоэмали и их напрессовке на керамическую основу.

Варьирование фазового и химического составов и технологического режима изготовления позволяет изменять удельное сопротивление резистора в преде­лах 10~²—10¹¹ Ом, обеспечивая требуемое низкое значение ТКС в рабочем ин­тервале температур. Широкое распространение получили объемные резисторы, в которых в качестве проводящей компоненты служит порошковый графит и сажа на органической связке (тип СПО). Дешевизна в изготовлении является их основным преимуществом., Однако они недостаточно термостойки и влаго­стойки, а также имеют сравнительно высокий ТКС.

В графитокерамических резисторах (тип «Керакс»), изготавливаемых мето­дом высокотемпературного спекания, указанные выше недостатки в извест­ной мере устранены. В них з качестве связки и наполнителя используют глину и в технологии — высокотемпературное спекание или горячее прессо­вание.

В объемных резисторах в качестве токопроводящей компоненты кроме угля и графита используют простые и сложные карбиды (Сг₂₃С_б, Мо₂С).