Контрольні запитання

1. Сутність прямого і зворотного п'єзоефектів.

2. Переваги п'єзокераміки порівняно з монокристалічними п'єзоматеріалами.

3. Параметри, що характеризують п'єзоматеріали.

4. Застосування прямого і зворотного п'єзоефектів в РЕЗ.

5. Конструкції п'єзорезонаторів і п’єзотрансформаторів.

6. Еквівалентні схеми п'єзорезонатора і п’єзотрансформатора.

7. Методика визначення амплітудних і амплітудно-частотних характеристик.

Лабораторна робота №2

Дослідження різновидностей резисторів

Мета роботи: ознайомитися з класифікацією та системою умовних позначень резисторів, дослідити основні характеристики різноманітних груп резисторів.

Обладнання: тестер, резистори з кольоровою манкіровкою, терморезистор, фоторезистор.

Теоретичні відомості.

Резистором називається пасивний елемент РЕА, який призначається для створення в електричному колі необхідної величини опору, що забезпечує перерозподіл та регулювання електричної енергії між елементами схеми.

Класифікація резисторів

Резистори класифікуються за різними ознаками:

1. В залежності від характеру зміни опору резистори поділяються на постійні і змінні. Постійні резистори мають фіксовану величину опору, у змінних резисторів передбачена можливість зміни опору в процесі експлуатації.

2. В залежності від призначення резистори поділяються на загального та спеціального призначення.

Загального призначення використовуються в якості навантаження активних елементів, дільників в полях живлення, елементів фільтрів, в коливальних колах, формування імпульсних середовищ і т.д.. Їх опір складає від одиниць Ом до десятків МОм, потужність – 0,125-100 Вт.

Спеціального призначення:

Прецизійні – відрізняються стабільністю параметрів та високою точність виготовлення (допуск 0.05 – 0,1%). Використовуються в вимірювальних приладах, в системах автоматики.

Високочастотні – використовуються на високих частотах і відрізняються малими власними ємністю та індуктивністю.

Високовольтні резистори – розраховані на роботу під високою напругою від десятків до сотен В.

Високомегаомні – діапазон номінальних опорів від десятків МОм до десятків ТОм.

3. В залежності від способу захисту від зовнішніх факторів резистори поділяються на неізольовані, ізольовані (покриті лаком, емаллю, компаундом), герметизовані (залиті спеціальним компаундом, виключають вплив зовнішнього середовища), вакуумні (резистивний елемент розташований в скляній вакуумній колбі).

4. По способу монтажу резистори поділяються на: резистори для підвісного монтажу, печатного монтажу, інтегральних мікросхем.

5, По матеріалу резистивного елементу резистори поділяються на: дротяні (резистивним елементом є резистивний дріт), не дротяні (резистивним елементом є плівки або об’ємні композиції з високим питомим опором), металофальгові (резистивним елементом є фольга визначеної конструкції).

Конструкція та матеріали виготовлення резисторів

Дротяні постійні резистори. Для виготовлення цих резисторів використовують дріт із спеціальних сплавів (ніхром, нікілін, константан та інші), що мають високий питомий опір, хорошу теплостійкість і малий температурний коефіцієнт опору. Ці резистори володіють дуже високою допустимою потужністю розсіювання (десятки Вт) при відносно невеликих розмірах, високою точністю і хорошою температурною стабільністю.

Постійний дротяний резистор представляє собою ізоляційний каркас, на який намотаний дріт з високим питомим електричним опором. Зовні резистор покривають термостійкою емаллю, опресовують пластмасою або герметизують металевим корпусом, що закривається з торців керамічними шайбами.

Оскільки резистори виготовляють шляхом намотування дроту на каркас, то вони мають велику індуктивність і власну ємкість. Для зменшення індуктивності застосовують біфілярну намотку, при якій обмотка резистора виконується здвоєним дротом, завдяки чому поля розташованих поряд витків направлені назустріч один одному і віднімаються. Зменшення індуктивності досягається також шляхом намотування на плоский каркас. Недоліком біфілярної намотки є велика власна ємкість. Для отримання малої індуктивності і ємкості застосовують розбиття обмотки на секції, в кожній з яких по черзі міняється напрям намотування. Дротяні резистори значно дорожче недротяних плівкових, тому застосовують їх в тих випадках, коли характеристики плівкових резисторів не задовольняють вимогам, що пред'являються.

Недротяні постійні резистори поділяються на:

• вуглецеві або боровуглецеві,

• металоплівкові або металоокисні,

• композиційні.

У вуглецевих резисторів струмопровідний шар є плівкою вуглецю. Ці резистори мають високу стабільність параметрів, невеликий негативний температурний коефіцієнт опору, стійкі до імпульсних навантажень. Боровуглецеві резистори відрізняються тим, що містять в провідному шарі невелику добавку бору, що дозволяє зменшити температурний коефіцієнт опору.

Струмопровідним елементом у постійних металоплівкових та металооксидних резисторів є плівка сплаву металу або оксиду металу. Оскільки метал володіє вищою теплостійкістю, ніж вуглець, то металоплівкові та металооксидні резистори при рівній потужності мають менші габарити ніж вуглецеві резистори. Вони також володіють вищою стабільністю при циклічних змінах температури. Недоліком металоплівкових резисторів є невелика стійкість до імпульсного навантаження і менший частотний діапазон, чим у вуглецевих. Пояснюється це тим, що струмопровідний шар у металоплівкових резисторів товщий, ніж у вуглецевих резисторів, тому збільшується паразитна ємність між витками резистивної спіралі. На основі металоплівкових та металооксидних резисторів створюються також прецизійні резистори з допусками ±(0,1-1) %. Прецизійні резистори мають більші габарити, ніж резистори загального застосування. Це полегшує теплові режими і підвищує стабільність властивостей провідного шару.

На рисунку 2.1 представлена конструкція плівкового резистора. На діелектричну циліндричну підставку 1 нанесена резистивна плівка 2. На торці циліндра надіті контактні ковпачки 3 з провідникового матеріалу з припаяними до них виводами 4. Для захисту резистивної плівки від дії зовнішніх чинників резистор покривають захисною плівкою 5.

Рис. 2.1. Конструкція плівкового резистора невеликого опору

Така конструкція резистора забезпечує отримання порівняно невеликих опорів (сотні Ом). Для збільшення опору резистивну плівку 2 наносять на поверхню керамічного циліндра 1 у вигляді спіралі (рис 2.2).

Рис. 2.2. Конструкція плівкового резистора з струмопровідним елементом у вигляді спіралі

Композиційні резистори. У цих резисторів струмопровідний матеріал отримують шляхом змішування провідникового компоненту (графіту або сажі) з органічною або неорганічною зв'язкою. Такі з’єднання дозволяють отримувати струмопровідні елементи будь-якої об’ємної форми (циліндра або паралелепіпеда) або у вигляді плівки, що наноситься на ізоляційну підставку.

Залежно від складу композиційні матеріали мають дуже широкий діапазон питомих опорів. Об'ємні композиційні резистори володіють високою теплостійкістю (до 350 °С), високою надійністю і мають невеликі габарити. Недоліком композиційних резисторів є залежність опору від прикладеної напруги та частоти, високий рівень струмових шумів, що пояснюється грубозернистою структурою провідного матеріалу.

На рисунку 2.3. показана конструкція об’ємного резистора, що є стержнем 1 із струмопровідної композиції круглого або прямокутного перетину із запресованими дротяними виводами 2. Зовні стержень захищений склоемальовою або склокерамічною оболонкою 3.

Рис.2.3. Конструкція композиційного об'ємного резистора