КЭТ Лабы Грязнов / 1 Лаба / КЭТ Обработка 1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра электронных приборов и устройств

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Компоненты электронной техники»

Тема: Исследование постоянных резисторов

Студенты гр. 0207 _________________ Маликов Б.И.

_________________ Бурчик Н.Е.

Преподаватель _________________ Грязнов А.Ю.

Санкт-Петербург

2022

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с системой маркировки, типами, классами точности и температурными зависимостями сопротивления линейных постоянных резисторов.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Резистор - элемент электронной аппаратуры, обладающий свойством активного электрического сопротивления. В зависимости от применяемых материалов, резисторы могут быть линейными (зависимость падения напряжения от тока представляет собой линейную функцию) и нелинейными, у которых сопротивление изменяется под воздействием тока или напряжения.

Мощные проволочные резисторы (от 5 до 1000 Вт) имеют трубчатое керамическое основание, на котором намотана спираль из нихрома (Ni 80 % + Cr 20 %) или других сплавов, содержащих никель и хром. У самых мощных резисторов спираль оголена, а у резисторов мощностью до 250 Вт покрыта защитным слоем стеклоэмали.

Композитные (объемные) резисторы (обычно мощностью от 0,125 до 2 Вт) представляют собой спеченную или полимеризованную многокомпонентную смесь, содержащую материал-связку (керамика, эпоксидная смола и др.) и проводящий компонент (обычно на основе углерода).

Пленочные резисторы (обычно от 0,075 до 2 Вт) состоят из резистивного материала в виде пленки, нанесенной на диэлектрическое основание цилиндрической формы (объемные пленочные резисторы для навесного монтажа) или на плоское основание (резисторы для поверхностного монтажа или SMD-резисторы), а по типу пленки подразделяются на углеродистые, металлопленочные, металлооксидные и металлодиэлектрические.

Основными параметрами постоянных резисторов являются номинальное сопротивление, допустимое отклонение, номинальная рассеиваемая мощность и температурный коэффициент сопротивления.

Маркировка резисторов выполняется различными способами, но наиболее часто используется запись трех- или четырехзначным числовым кодом. В этом случае первые две (для трехзначного кода) или три (для четырехзначного кода) цифры задают значащую часть номинала сопротивления, а последняя (соответственно третья или четвертая) выражает степень десятки. То есть маркировка 123 обозначает R = 12·10³ = 12 кОм, а маркировка 5432 – R = 543·10² = 54,3 кОм.

Другой системой маркировки резисторов является цветовое кодирование. На резистор в этом случае наносят цветные кольца, которыми в случае четырех колец шифруют номинальное значение и допуск, а менее распространенная кодировка шестью кольцами кодирует также значение температурного коэффициента сопротивления (ТКС или α_R) (рис. 1.1). Сведения о соответствии цветов цифрам представлены в табл. 1.

Таблица 1.1

Сведения о соответствии цветов цифрам маркировки резисторов

Цвет кольца	Номинальное сопротивление, Ом				Допуск, %	ТКС, ppm/°С
	Первая цифра	Вторая цифра	Третья цифра	Множи-тель
Серебристый	–	–	–	10–2	±10	–
Золотистый	–	–	–	10–1	±5	–
Черный	–	0	–	1	–	200
Коричневый	1	1	1	10	±1	100
Красный	2	2	2	102	±2	50
Оранжевый	3	3	3	103	–	15
Желтый	4	4	4	104	–	25
Зеленый	5	5	5	105	±0,5	–
Голубой	6	6	6	106	±0,25	10
Фиолетовый	7	7	7	107	±0,1	5
Серый	8	8	8	108	±0,05	1
Белый	9	9	9	109	–	–

Допустимое отклонение – значение, на которое реальное сопротивление резистора может отличаться от указываемого на корпусе, а в резисторах, используемых в лабораторных работах, может составлять до 10 %.

Температурный коэффициент сопротивления характеризует чувствительность сопротивления резистора к изменениям температуры. Температурный коэффициент сопротивления выражают в относительных единицах. Так как температурные изменения сопротивления резисторов очень малы, в справочниках α_R указывают в единицах миллионных долей относительного изменения сопротивления на градус Цельсия (10^–6/ °С). В настоящее время во многих справочниках вместо 10^–6 принято обозначение ppm (parts per million – «частей на миллион»). ТКС записывают в этом случае в ppm/ °С. Значение α_R резистора [ppm/°С] определяется по формуле:

(1.1)

где R – сопротивление резистора при некоторой заданной температуре; ∆R – изменение сопротивления при изменении температуры на ∆Т.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Вычислим значения температурных коэффициентов сопротивления для диапазонов от комнатной температуры до 50 °С и от

50 °С до 80 °С:

По формуле (1.1) вычислим значения температурных коэффициентов сопротивления для диапазонов от комнатной температуры до 50 °С и от 50 °С до 80 °С для разного типа резисторов:

1.1 Для диапазонов от комнатной температуры (293 К) до

50 °С (323 К):

Композитный: α_R = ∙ ∙10⁶ = - 416,92 [ppm]

Углеродный: α_R = ∙ ∙10⁶ = - 108,84 [ppm]

Металло-пленочный: α_R = ∙ ∙10⁶ = 0

Металло-оксидный: α_R = ∙ ∙10⁶ = - 169,49 [ppm]

1.2 Для диапазонов от комнатной температуры от 50 °С (323 К) до

80 °С (353 К):

Композитный: α_R = ∙ ∙10⁶ = - 578,27 [ppm]

Углеродный: α_R = ∙ ∙10⁶ = - 45,48 [ppm]

Металло-пленочный: α_R = ∙ ∙10⁶ = - 124,38 [ppm]

Металло-оксидный: α_R = ∙ ∙10⁶ = - 283,69 [ppm]

Занесем полученные результаты в таблицу:

Таблица 1.2

Исследование температурных зависимостей постоянных резисторов

№	Тип резистора	Сопротивление, R, кОм					αR, ppm
		по маркировке	при 25˚С (комн.)	при 50˚С	при 80˚С	Диапазон «25˚С – 50˚С»		Диапазон «50˚С – 80˚С»
1	Композитный	15 ± 5%	16,31	16,14	15,86	- 416,92		-578,27
2	Углеродный	73,2	73,5	73,3	73,2	-108,84		-45,48
3	Металло- пленочный	27	26,8	26,8	26,7	0		-124,38
4	Металло- оксидный	24 ± 5%	23,6	23,5	23,3	-169,49		-283,69

2. Построим графики зависимости сопротивления от температуры для всех исследованных резисторов:

Рис. 1.1 – График зависимости сопротивления от температуры композитного резистора.

Рис. 1.2 – График зависимости сопротивления от температуры углеродного резистора.

Рис. 1.3 – График зависимости сопротивления от температуры

металло – пленочного резистора.

Рис. 1.4 – График зависимости сопротивления от температуры

металло – пленочного резистора.

Рис. 1.5 – График зависимости сопротивления от температуры

для всех четырех типов резисторов.

3. Вычислим сопротивления резисторов в блоке «треугольник»:

Таблица 1.3

R1-2, кОм	R2-3, кОм	R3-1, кОм
3,06	2,65	1,63

Рис. 1.5 - Блок из трех резисторов – «треугольник».

Составим систему дифференциальных уравнений и решим ее, воспользовавшись математическим пакетом Matlab:

(1.2)

Решив систему, получим следующие вероятные значения R₁, R₂ и R₃:

(1.3)

Выполним проверку:

(1.4)

Вычисленные вероятные значения R₁, R₂ и R_3, исходя из результатов проверки, верны.

Запишем значения каждого из резисторов с условием, что R₁, R₂ и R₃ относятся к одному номинальному ряду:

R₁ = 6,2 [кОм] из ряда E24;

R₂ = 3,9 [кОм] из ряда E24;

R₃ = 2 [кОм] из ряда E24.