книги из ГПНТБ / Зайцев Ю.В. Переменные резисторы

ризонтальное смещение центра окружности радиуса г3 относительно центра окружности с радиусом /д; а — ширина зазора между контактами.

Рис. 3-20. ПЭ с функциональными характеристиками типов Б

(«) и В (б).

Рассмотренный технологический метод позволяет при использовании лакосажевых полупроводниковых компо­ зиций с сопротивлением ^ s= 1 0 24 l 0 5 Ом получать рези­ сторы с нелинейными функциональными характеристи­ ками и номинальным сопротивлением 47 Ом — 2,2 МОм. Исследования показали, что резисторы, получаемые данным методом, имеют плавные функциональные ха­ рактеристики, поскольку Г1Э выполняется из компози­ ции с одним удельным сопротивлением.

Данный технологический метод позволяет (при ис­ пользовании композиций на основе мелкодисперсного се­ ребра) получать низкоомные резисторы с номинальным сопротивлением 1—47 Ом и нелинейными функциональ­ ными характеристиками. Исключительно важной осо­ бенностью рассмотренного технологического метода яв­ ляется то, что он позволяет получать резисторы с нели­ нейными функциональными характеристиками как на композициях, так и на основе тонких пленок металлов окислов металлов и сплавов.

180

Функциональные характеристики опытных образцов композиционных переменных резисторов, выполненных по рассмотренному методу, приведены на рис. 3-21. Про­ водящие элементы, приведенные на рис. 3-20, необходи­ мо устанавливать в специальные конструкции, посколь­ ку по конфигурации они отличаются от обычно широко используемых ПЭ подковообразной формы.

Рис. 3-2I. Функциональные характеристики шести опытных образ­ цов резисторов.

а — обратно логарифмические; б — логарифмические.

Дальнейшие исследования были проведены в направ­ лении создания нелинейных ПЭ подковообразной фор­ мы, которые могут быть установлены в типовые конст­ рукции переменных резисторов.

Теоретическим расчетом показано, что подковообраз­ ные элементы с логарифмической и обратно логарифми­ ческой функциональной характеристикой можно полу­ чить профилированием одного из неподвижных контак­ тов. Расчет электрического поля в ПЭ с профилирован­ ным контактом проводился по уравнению

Аи = -Щ-%(х,у)и,

где U — потенциал в ПЭ; %(х, у) — функция-индикатор,

ное сопротивление единицы площади неподвижного кон­ такта.

181

Численное решение данного уравнения, проведенное на ЭЦВМ «Минск-32», позволило определить конфигу­ рации ПЭ, обеспечивающие получение логарифмиче­ ской и обратно логарифмической функциональных ха­ рактеристик (рис. 3-22). Расчетным путем показано и экспериментально подтверждено, что для получения ПЭ с логарифмической и обратно логарифмической функциональными характеристиками необходимо выби-

Рис. 3-22. ПЭ с функциональными характеристиками типов Б (а) и В (б).

рать композицию с удельным объемным сопротивлением р== (2,3-т-2,5)р', где р '— удельное объемное сопротивле­ ние композиции, используемой для получения элемента с линейной функциональной характеристикой. При вы­ боре композиции в соответствии с приведенным соотно­ шением получаем нелинейный элемент с сопротивлени­ ем, идентичным сопротивлению линейного элемента.

Профилированный контакт создается на ПЭ обычны­ ми технологическими методами — нанесением контакт­ ной композиции с последующей полимеризацией или на­ пылением специальных сплавов через трафарет. По дан­ ной технологии были изготовлены опытные образцы композиционных переменных резисторов с нелинейными функциональными характеристиками. ПЭ резисторов выполнялись из лакосажевой композиции на эпоксид­ ном полуфабрикате Э-4041, в качестве изоляционного основания был использован стеклотекстолит марки СТЭФ. Резисторы имели следующие электрические па­

182

220 Ом — 2,2 МОм, ТКС (5-М0)10~4 1/К, уровень собст­ венных шумов не превышал 5 мкВ/В для резисторов с сопротивлением до 100 кОм и 20 мкВ/В для резисторов с сопротивлением более 100 кОм.

Остановимся на важнейших особенностях разрабо­ танного технологического метода получения резисторов с нелинейными функциональными характеристиками.

и тем самым повысить термостойкость резисторов; зна­ чительно упростить технологию получения нелинейных ПЭ, поскольку проводящие слои выполняются из мате­ риала с одним удельным объемным сопротивлением (т. е. исключается подбор 3—5 композиций с различным удельным объемным сопротивлением, что обычно имеет место); проводить юстировку функциональной характе­ ристики ПЭ (при необходимости) путем дополнительно­ го нанесения контактных слоев.

Проведенные исследования показали, что по пара­ метрам резисторы, получаемые по данной технологии, превосходят резисторы, ПЭ которых выполняются из 3—5 композиционных слоев с различным удельным объ­ емным сопротивлением. Отметим более высокую нагру­ зочную способность разработанных резисторов, так как их ПЭ по длине имеет одинаковое удельное объемное сопротивление.

Следствием более однородной структуры ПЭ (по сравнению со структурой ПЭ, выполняемых из 3—5 ком­ позиций с различным сопротивлением) является повы­ шенная плавность функциональной характеристики и низкий уровень собственных шумов, практически иден­ тичный уровню шумов элемента с линейной характери­ стикой. Возможность использования более широкой гаммы проводящих материалов обеспечивает получение нелинейных резисторов с номинальными сопротивления­ ми от нескольких Ом до 4,7 МОм.

Проведенное рассмотрение показывает, что разрабо­ танный метод обеспечивает получение нелинейных рези­ сторов с высокими техническими характеристиками.

3-5. Конструкции и параметры пленочных резисторов

В настоящее время одними из наиболее распространенных композиционных резисторов являются резисторы СП. Переменные резисторы СП предназначены для работы в цепях постоянного и пе­

183

ременного тока электронной аппаратуры различного назначения. Основные элементы конструкции резистора типа СП показаны на рис. 3-23, конструкции резисторов приведены на рис. 3-24.

По конструкции резисторы СП делятся на следующие виды: СП-1—одинарный резистор без стопора оси с фиксаторами корпуса; СП-П—одинарный резистор со стопором оси, выполненным в виде

Рис. 3-23. Конструкция резистора СП и внешний вид резисторов СП и ТК и ВК.

зисторы, имеют два проводящих элемента. Резистор СП-IV выполнен с устройством для стопорения оси; СП-V—одинарный резистор без стопора оси и фиксаторов корпуса.

* Для сдвоенных резисторов — не более 50 g.

184

В зависимости от допускаемых условий эксцлуатации резисторы СП делятся на три группы (табл. 3-3). Резисторы с сопротивлением до 220 кОм имеют допускаемые отклонения от номинального сопро­

тивления ±20%, а резисторы с сопротивлением более 220 кОм—

± 30%.

Величина начального скачка сопротивления у резисторов СП с линейной функциональной характеристикой не превышает 7%, а у резисторов с нелинейной характеристикой— 1,5%. Номинальная мощ­ ность рассеяния резисторов СП указывается при температуре 25 °С.

Рис. 3-25. Допускаемые мощности электрической нагрузки для ре­ зисторов группы СП-I (а), группы СП-П (б) и группы СП-111 (в).

/ — для линейных; 2 — для нелинейных.

С увеличением температуры окружающего воздуха допустимая электрическая нагрузка резисторов должна быть снижена в соответ­ ствии с рис. 3-25.

Резисторы с нелинейной функциональной характеристикой име­ ют неравномерную удельную нагрузку по поверхности элемента и соответственнсснеравномерный нагрев отдельных участков.

В связи с этим резисторы с нелинейной функциональной харак­ теристикой имеют номинальную мощность рассеяния 0,25—0,5 Вт, хотя их конструкция такая же, как у линейных резисторов.

Электрические параметры сдвоенных резисторов определяются параметрами одинарных резисторов, однако верхний резистор (наи­ более удаленный от втулки, используемой для крепления) вследствие отсутствия теплового контакта с шасси находится в худших услови­ ях теплоотдачи, поэтому его допускаемая нагрузка обычно снижает­ ся на 50%; ТКС резисторов в диапазоне рабочих температур не превышает ±0,1 %/К для резисторов с сопротивлением до 100 кОм и ±0,2% /К для резисторов с сопротивлением выше 100 кОм.

Уровень собственных шумов не превышает 30 мкВ/В для рези­ сторов с линейной функциональной характеристикой и 40 мкВ/В для резисторов с нелинейной характеристикой.

Отечественной промышленностью выпускается широкая гамма пленочных композиционных резисторов; их конструкции показаны на рис. 3-26—3-29, а технические характеристики и параметры приведе­ ны в табл. 3-4 и 3-5.

Новые конструкции пленочных композиционных (по­ лупроводниковых) резисторов. Конструкция резистора обеспечивает основные электрические параметры, а так-

185

■оз

0 io,г

3,5 ±0,6

Рис. 3-24. Конструкции

резисторов СП-1—СП-IV.

186

Таблица 3-4

192