20. Пленочные резистивные материалы. Резисторы. Параметры резисторов. Система обозначений и маркировка резисторов.

Классификация и конструкции резисторов

По назначению дискретные резисторы делят на:

1. резисторы общего назначения,

2. прецизионные,

3. высокочастотные,

4. высоковольтные,

5. высокоомные,

6. специальные.

По постоянству значения сопротивления резисторы подразделяют на:

1. постоянные,

2. переменные,

3. специальные.

По виду токопроводящего элемента различают проволочные и непроволочные резисторы. Основным элементом конструкции постоянного резистора является резистивный элемент, который может быть либо пленочным, либо объемным.

R = ρl/S

Для изготовления проволочных резисторов применяют сплавы никеля, хрома и т. д., имеющие большое р.

Для расчета сопротивления тонких пленок пользуются понятием удельного по­верхностного сопротивления,

w — ширина резистивной пленки, δ — толщина резистивной пленки.

R = ρs l/w, где ρs = ρ/ δ удельное поверхностное сопротивление

Резисторы полупроводниковых ИМС представляют собой тонкую (толщиной 2-3 мкм) локальную область полупроводника, изолированную от подложки и за­щищенную слоем SiO2.

Параметры резисторов

1. Номинальное сопротивление Rном и его допустимое отклонение от номинала ±∆R

2. Номинальная мощность рассеивания Рном определяет допустимую электрическую нагрузку, которую способен выдержать резистор в течение длительного времени при заданной стабильности сопротивления

3. Предельное рабочее напряжение Uпред определяет величину допустимого напряже­ния, которое может быть приложено к резистору

4. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС)

5. Коэффициент старения β характеризует изменение сопротивления, которое вы­зывается структурными изменениями резистивного элемента за счет процессов окисления, кристаллизации и т. д:

6. Коэффициент напряжения Ки характеризует влияние приложенного напряжения на сопротивление. В некоторых типах резисторов при высоких напряжениях из­меняется сопротивление. В непроволочных резисторах это обусловлено уменьше­нием контактного сопротивления между отдельными зернами резистивной плен­ки. В проволочных резисторах это обусловлено дополнительным разогревом проволоки при повышенных напряжениях

7. ЭДС шумов резистора. Электроны в резистивном элементе находятся в состоя­нии хаотического теплового движения, в результате которого между любыми точ­ками резистивного элемента возникает случайно изменяющееся электрическое напряжение и между выводами резистора появляется ЭДС тепловых шумов. Помимо тепловых шумов существует токовый шум, возникающий при прохожде­нии через резистор тока. Этот шум обусловлен дискретной структурой резистив­ного элемента. При прохождении тока возникают местные перегревы, в результате которых изменяется сопротивление контактов между отдельными частицами токопроводящего слоя и, следовательно, флюктуирует (изменяется) значение сопротивления.

Система обозначений и маркировка резисторов

С 1980 года

1 первый элемент — буквенный: Р — постоянный резистор, РП — переменный резистор, РН — набор резисторов;

2 второй элемент — цифра: 1 — непроволочный резистор, 2 — проволочный резистор;

3 третий элемент — цифра, обозначающая разновидность конструкции.

Например, Р2-15 означает: резистор постоянный, проволочный, 15-й вариант кон­струкции.

При маркировке вместо запятой в наборе цифр, означающих номинальное значение сопротивления, ста­вят букву, указывающую, в каких единицах выражено сопротивление: R (или Е) — в омах, К — в килоомах, М — в мегаомах, G — в гигаомах, Т — в тераомах. При этом ноль, стоящий до или после запятой, не ставят. После указания величины номинального сопротивления ставят букву, обозначающую допуск Например, резистор с сопротивлением 0,47 кОм и допуском ±20 % маркируют К47В или К47М. Помимо буквенно-цифровой применяется цветовая индексация номинального сопротивления и допуска на корпусе резистора (ГОСТ 28883—90). Вблизи одного из торцов корпуса наносят 4 цветных полоски: первая обозначает первую циф­ру номинала, вторая — вторую цифру номинала, третья — множитель; четвертая — величину допуска, цвет полосок стандартизован.

У металлических сплавов удельное сопротивление зависит не только от концентрации компонентов, образующих данный сплав, но и от типа образовавшегося сплава. гетерогенные структуры (механические смеси), твердые растворы с неограниченной или ограниченной растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии, химические (интерметаллические) соединения. Максимальное значение р проявляется у сплавов, кристаллическая решетка которых макси­мально деформирована ения. В результате пластической деформации, вызванной холодной ОМД, зерна (и блоки в них) удлиняются и измельчаются, возрастает деформация кристал­лической решетки и увеличиваются в ней дефекты: возрастает плот­ность дислокаций и концентрация вакансий, что приводит к улучше­нию механических свойств — увеличивается твердость и предел прочности на разрыв. Однако удельное сопротивление при этом также увеличивается. При рекристаллизационном отжиге металлов, подвергнутых холодной ОМД, зерна (и блоки в них) будут округляться и укрупняться, кристаллическая решетка выпрямляться, а концентрация дефектов в ней будет уменьшаться. Понизится твердость и предел прочности на разрыв. При упругой деформации, вы­званной растяжением, амплитуды тепловых колебаний узлов кри­сталлической решетки увеличатся, в результате уменьшится λ, и воз­растет ρ.

Влияние частоты напряжения.

Высокочастотный ток оказывается распределенным по сечению проводника неравномерно — большая его часть сосредоточивается у поверхности проводника. Это явление называют скин-эффектом. Скин-эффект характеризуется глубиной проникновения электро­магнитного поля в металлический проводник: чем выше частота поля, тем на меньшую глубину оно проникает в проводник.

глубина проникновения поля ∆= 1/a = √ 2/ωγμ_oμ = 1/ √ƒπγμ_oμ

сопротивление квадрата его поверхности Rs = 1/γ∆