4. Физические процессы в резистивном материале и конструктивные элементы резисторов

В различных резистивных структурах протекание тока имеет свои особенности. В твердых телах электропроводность определяется движением электронов или "дырок" во внутренних областях тела. В тонких пленках (в предположении их целостности) следует учитывать влияние на общее сопротивление поверхностного сопротивления. В частности, с этим связывают размерный эффект – увеличение удельного сопротивления тонких пленок с уменьшением их толщины. В пленках, состоящих из участков с высокой проводимостью, изолированных друг от друга или связанных через плохо проводящие пленки протекание тока связано со сложными процессами. Из-за отсутствия точной теории процессов электропроводности в тонких пленках резистивные свойства таких пленок определяются экспериментально. Также сложна и теория электропроводности объемных композиций, состоящих из элементов, обладающих проводимостью, разделенных тонкими диэлектрическими пленками. Проводимость в этом случае частично определяется туннелированием электронов через плохо проводящие пленки, разделяющие зерна. При относительном увеличении доли изоляционного материала туннельная проводимость исчезает и композиция приобретает свойства плохого диэлектрика.

Конструкция резистора состоит из основного – резистивного элемента и вспомогательных элементов, например, каркаса или основания, контактного слоя, контактных деталей (выводов) и защитного покрытия. Промышленностью выпускается более 100 типов резисторов, поэтому рассмотреть все их конструкции здесь не представляется возможным. Большинство постоянных резисторов выполнено на керамическом каркасе в виде цилиндра, иногда полого, на поверхности которого расположен резистивный слой в виде пленки или провода. На торцы каркаса надеваются металлические колпачки, имеющие контакт с резистивным слоем. К колпачкам привариваются металлические выводы, которые, как правило, имеют серебряное покрытие. Защитное покрытие наносится поверх резистивного и колпачков. У мощных резисторов покрытие эмалевое, а у маломощных - лакокрасочное. В конструкциях переменных резисторов, помимо резистивного элемента и выводов, имеется подвижный скользящий контакт и элементы, обеспечивающие перемещение и фиксацию положения скользящего контакта. Наиболее ответственным в такой конструкции является контактный узел, состоящий из контактных пружин, контакта и резистивного слоя. Перемещение контакта по резистивному элементу осуществляется вращением механически связанной с контактом оси (например, в резисторе СП3-9) или линейным перемещением механически связанного с контактом ползуна (в резисторе СП3-23).

В многооборотных подстроечных резисторах перемещение контакта плавное за счет использования винтового механизма, преобразующего вращение оси в поступательное движение контактной щетки (резистор СП5-1), или за счет червячной передачи, преобразующей вращение оси в плавное вращение контактной щетки, закрепленной на червячном колесе, по поверхности резистивного элемента (резистор СП5-3).