Маркировка и условное графическое обозначение резисторов

Резисторы, как и другие компоненты, имеют специальную марки­ровку их типа и номинальных значений некоторых технических свойств.

Действующая в настоящее время система обозначений рези­сторов ОСТ 11.074.009-70 предусматривает: первый элемент - бук­ва или сочетание буки, указывающие подкласс резисторов (Р - рези­стор постоянный; РП - резистор переменный; НP - набор резисторов в одном корпусе; ВР - варистор постоянный; ВРП - варистор пере­менный; ТР - терморезистор), Второй элемент - цифра, указывающая резистивный материал (1 -непроволочных; 2 - прополочные). Третий элемент - порядковый номер разработки, Система обозначений но­минальных значений электрических сопротивлений приведена в табл.1, Графические обозначения постоянных, переменных и подстроечных и резисторов приведены на рис. 6.

а б в г д

Рис. 6. Условные обозначения резисторов

(типовые размеры прямоугольника 10х4 мм):

а -постоянный; 6 - переменный; в - сдвоенный переменный;

г,д- подстроечные

Таблица 1. Обозначения номинальных электрических сопротивлений

Единицы измерения	Код	Пределы номинальных сопротивлений	Примеры обозначений	Примеры сокращенных обозначений
Ом кОм МОм ГОм ТОм	Е К М Г Т	До 99 0,1…99 0,1…99 0,1…99 0,1…99	0,47 Ом 4,7 Ом 470 Ом 4,7 кОм 470 кОм 4,7 МОм 470 МОм 4,7 ГОм 0,47 ТОм	Е47 4Е7 К47 4К7 М47 4М7 Г47 4Г7 Т47

Отдельные группы составляют малогабаритные резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа узлов РЭС, и полупроводниковые резисторы, применяемые о составе гибридных инте­гральных микросхем.

При разработке, производстве и эксплуатации РЭС техниче­ские свойства резисторов отражаются их техническими характери­стиками,

Основные технические характеристики резисторов

Технические характеристики резисторов разделяются на ос­новные и вспомогательные. Последние относятся к особенностям применения резисторов в составе РЭС.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Электрическим сопротивлением называется величина, характеризующая противодействие резистора электрическому току. На постоянном токе электрическое сопротивление резистора представ­ляется скалярным значением и называется активным (омическим) сопротивлением. Плотность постоянного тока распределена по по­перечному сечению проводящего элемента резистора приблизи­тельно равномерно.

Значение электрического сопротивления резистивного элемен­та определяется материалом и его конструктивным исполнением. У резисторов цилиндрической формы, у которых резистивным эле­ментом является тонкая пленка (толщина пленки много меньше диаметра основания):

,

где р - удельное сопротивление пленки; h - толщина резистивной пленки; l - длина резистивного элемента; D - диаметр резистора.

При производстве резисторов для изменения его электриче­ского сопротивления широко используется нарезка изолирующей канавки (спиральной или продольной). В предположении однородно­сти резистивной пленки, незначительного влияния переходного сопротивления контактного узла, и что шаг спиральной нарезки значи­тельно меньше диаметра, сопротивление такого резистора составит:

;

где N- число шагов нарезки; s - шаг спиральной нарезки; а - ши­рина канавки резистивной пленки.

Иногда увеличивают сопротивление резистивной пленки с по­мощью прорезей вдоль образующей резистора.

Электрическое сопротивление объемного резистора зависит от свойств композита и его размеров (длины и диаметра):

.

Аналогично подсчитываем электрическое сопротивление проволочного резистора.

Переменные резисторы имеют подковообразный резистивный элемент, для которого электрическое сопротивление определяется так:

,

где r₁ и r₂ - внутренний и внешний радиусы резистивного элемента; φ-угол поворота ротора переменного резистора, град.

В цепи переменного тока электрическое сопротивление рези­стора, помимо активной, обладает еще реактивной составляющей (индуктивного и/или емкостного типов). В переменном электриче­ском поле, сопровождающем протекание переменного тока, элек­трическое сопротивление металлов возрастает с ростом частоты тока, поскольку плотность тока по площади поперечного сечения проводящего элемента перестает быть равномерной: с ростом час­тоты заметно влияние скин-эффекта.

ПОГРЕШНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Неизбежные изменения условий производства резисторов (непостоянство температуры, влажности и давления воздуха произ­водственных помещений, нестабильность напряжения и фазы тока промышленной частоты, периодическая разладка оборудования, изменение качества исходных материалов и др.) приводят к разбро­су электрических сопротивлений резисторов не только различных технологических партий (изготовленных в отличающихся режимах технологических операций), но и внутри одинаковых партий. Предельные отклонения (разброс) сопротивлений регламентируются допуском, который, как правило, является двусторонним и симмет­ричным (например, ±5%).

НОМИНАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Номинальным называют значение электрического сопротивле­ния, являющееся средним для данной совокупности резисторов. Но­минальное сопротивление, как правило, указывается на поверхности резистора.

Процесс производства позволяет получить резисторы практи­чески любого номинального сопротивления. Однако изготовление

резисторов по отдельным заказам, отличающимся номинальными значениями, приводит к экономической неэффективности вследствие слишком большой номенклатуры изделий. При этом многие но­минальные значения своими допусками перекрывают допустимые границы соседних номинальных значений (например, резистор 1 кОм ±10% в партии может иметь разброс электрических сопротивлений от 900 до 1100 Ом, а резистор 1,1 кОм ±10% из другой партии - разброс от 990 до 1210 Ом. Нетрудно заметить, что значения перекрываются).

Таблица 2. Ряды номинальных электрических сопротивлений композиционных резисторов

Погрешность	Ряд номинальных сопротивлений
±5%	10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91
±10%	10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 565, 68, 82
±20%	10, 15, 22, 33, 47, 68

Основой построения рядов номинальных значений сопротив­лений служит условие отсутствия перекрытия. Для каждого значения допуска должен быть свой ряд номинальных значений.

В соответствии с рекомендациями Международной электро­технической комиссии (МЭК) установлены ряды номинальных значе­ний сопротивлений и цветовая кодировка резисторов.

Для ряда Е** число * определяет количество номинальных значений в одной декаде. Например, ряд Е12 (резисторы с допуском ±10%) в пределах декады содержит 12 номинальных значений, у ря­да Е24 (резисторы с допуском ±5%) декада имеет 24 значения. Номинальные значения резисторов с допуском ±1% подчиняются ряду Е96.

Расчет номиналов можно провести на примере Е12. Относи­тельное расстояние (шаг) ряда принимают (для ря­да Е24 , для ряда Е96 ). Тогда первое значение составит , второе - , третье - , четвертое - . Далее , ... .

Фактически все типы резисторов по уровню погрешностей можно разделить на две группы - резисторы низкой точности и резисторы вы­сокой точности. Это обстоятельство ведет к особенностям построения рядов номинальных значений их электрических сопротивлений.

Рис. 7. Цветная маркировка компо­зиционных резисторов: пояс 1 – первая значащая цифра номинала; пояс 2 - вторая значащая цифра; пояс

3 - множитель; пояс 4 – погрешность

Наибольшей погрешностью электрического сопротивления обладают резисторы с объемным резистивным элементом, изго­товленным из композиционных материалов, для которых введе­ны следующие классы точности ±5%; ±10% и ±20%. Каждый класс имеет свой ряд номинальных со­противлений (табл. 8.2).

Цветовая маркировка ком­позиционных резисторов состоит из двух цветныхпоясов значащих цифр, и по одному цветному поя­су множителя и величины по­грешности (рис. 7 и табл. 3). К наиболее точным относятся непроволочные углеродистые, металлопленочные и проволочные резисторы, имеющие классы точности ±0,1%; ±0,25%; ±0,5%; ±1% и ±2%. Их номинальные сопро­тивления подчиняются соответствующим рядам (табл. 4) и также могут иметь цветную маркировку. Цветная маркировка этих резисто­ров совпадает с кодировкой композиционных резисторов со сле­дующим дополнением:

Погрешность Множитель

Коричневый ±1% Серебряный 10~²

Красный ±2%

Таблица 3. Международная кодировка композиционных резисто­ров цветными поясами

Цвет пояса	Цифра	Множитель	Погрешность	Цвет пояса	Цифра	Множитель	Погрешность
Черный Коричневый Красный Оранжевый Желтый Зеленый	0 1 2 3 4 5	1 101 102 103 104 105	- - - - - -	Синий Фиолетовый Серый Белый Золотой Серебряный Бесцветный	6 7 8 9 - - -	106 107 - - 10-1 - -	- - - - ±5% ±10% ±20%

Таблица 4. Ряды номинальных электрических сопротивлений резисторов повышенной точности

*	±1%	±2	*	±1%	±2	*	±1%	±2	*	±1%	±2	*	±1%	±2	*	±1%	±2
1,00 1,01 1,02 1,04 1,05	1,00 1,02 1,05	1,0	1,47 1,49 1,50 1,52 1,54	1,47 1,50 1,54	1,50 1,54	2,15 2,18 2,21 2,23 2,26	2,15 2,21 2,26	2,20	3,16 3,20 3,24 3,28 3,32	3,16 3,24 3,32	3,30	4,64 4,70 4,75 4,81 4,87	4,64 4,75 4,87	4,70	6,81 6,90 6,98 7,05 7,15	6,81 6,98 7,15	6,80
1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11	1,07 1,10	1,1	1,56 1,58 1,60 1,62 1,64	1,58 1,62	1,60	2,29 2,32 2,34 2,37 2,40	2,32 2,37	2,40	3,36 3,40 3,44 3,48 3,52	3,40 3,38		4,93 4,99 5,05 5,11 5,17	4,99 5,11	5,10	7,23 7,32 7,41 7,50 7,59	7,32 7,50	7,50
1,13 1,14 1,15 1,17 1,18	1,13 1,15 1,16		1,65 1,67 1,69 1,72 1,74	1,65 1,69 1,74		2,43 2,46 2,49 2,52 2,55	2,43 2,49 2,55		3,57 3,61 3,65 3,70 3,74	3,57 3,65 3,74	3,60	5,23 5,30 5,36 5,42 5,49	5,23 5,36 5,49		7,68 7,77 7,87 7,96 8,06	7,68 7,87 8,06
1,20 1,21 1,23 1,24 1,26	1,21 1,24	1,2	1,76 1,78 1,80 1,82 1,84	1,78 1,82	1,8	2,58 2,61 2,64 2,67 2,71	2,15 2,21 2,26	2,7	3,79 3,83 3,88 3,92 3,97	3,83 3,92	3,9	5,56 5,62 5,69 5,76 5,83	5,62 5,76	5,6	8,16 8,25 8,35 8,45 8,56	8,25 8,45	6,8
1,27 1,29 1,30 1,32 1,33 1,35	1,27 1,30 1,33	1,3	1,87 1,89 1,91 1,96 1,98	1,87 1,91 1,96	1,6	2,74 2,77 2,80 2,84 2,91	2,32 2,37		4,02 4,07 4,12 4,17 4,22 4,27	4,02 4,12 4,22		5,90 5,97 6,04 6,12 6,19 6,26	5,90 6,04 6,19	5,1	8,66 8,76 8,87 8,98 9,09 9,20	8,66 8,87 9,09	9,1
1,37 1,38 1,40 1,42 1,45	1,37 1,40 1,43		2,00 2,03 2,05 2,08 2,13	2,00 2,05 2,10	2,0	2,43 2,46 2,49 2,52 2,55	2,94 3,01 3,09	3,0	3,57 3,61 3,65 3,70 3,74	4,32 4,42 4,59	4,3	6,34 6,42 6,49 6,57 6,65 6,73	6,34 6,49 6,65		9,31 9,42 9,53 9,65 9,76 9,98	9,31 9,53 9,76

На резисторы с погрешностью ±2% наносят четыре цветных полосы, а на резисторы с погрешностью * - пять полос. Вместо цветных полос наиболее точные резисторы часто имеют четырех­разрядную цифрознаковую маркировку. Первые три цифры соответ­ствуют значащей величине сопротивления, а последняя цифра -показателю степени десятичного множителя (например, 10⁰;10¹-10³ и т.д.). Так, для прецизионного резистора с электрическим сопротив­лением 1270 Ом используют обозначение 1271 (т.е. 127·10¹). Если значение электрического сопротивления не заканчивается нулем, то используется международное буквенное обозначение десятичного разделителя. Например, 12R7 = 12,7 Ом.

Существует еще один способ обозначения номинального со­противления резисторов, состоящий из трех значащих цифр и меж­дународного буквенного множителя: R, Е = Ом; К = тысяч Ом; М = мега Ом (например, 53,6R = 53,6 Ω; 53,6К = 53 600 Ω).

Следует отметить, что имеются специальные типы резисто­ров, номинальные сопротивления которых не соответствуют упоми­навшимся выше рядам. К таким резисторам относятся.

сверхточные (±0,002%) и сверхстабильные резисторы (име­ют прецизионный проволочный резистивный элемент, расположен­ный на специальном основании);

высоковольтные резисторы (рабочее напряжение составляет несколько киловольт);

высокоомные резисторы (с металлопленочными и металлоокисными резистивными элементами);

резистивные сборки (наборы металлопленочных резисторов, предназначенных для применения в цифровых вычислительных уст­ройствах, например, в цепях шинных формирователей);

Безындукционные резисторы (проволочный резистивный эле­мент выполнен бифилярной намоткой, т.е. двойным проводом);

Мощные резисторы (фольга или проволока резистивного элемента замурована при высокой температуре в керамическом ос­новании с помощью стекловидной эмали).

РАССЕИВАЕМАЯ МОЩНОСТЬ

Номинальная рассеиваемая мощность P_ном - наибольшая мощность, которую резистор способен рассеивать в течение срока эксплуатации при сохранении своих характеристик в пределах до­пусков. Значение P_ном зависит от применяемых материалов, конст­рукции резистора и внешних воздействий.

КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ (ТКС)

Особенность ТКС металлопленочных и композиционных рези­сторов (в отличие от углеродистых и бороуглеродистых) состоит в отсутствии гарантии изготовителем знака этого показателя. Диапа­зон изменения ТКС резисторов типа МЛТ представлен в табл.5.

Таблица 5. Температурный коэффициент сопротивления некоторых типов непроволочных резисторов

Диапазон номинальных сопротивлений, Ом	ТКС 10-6 1/°С в интервале температур, °С
	от -60 до +20	от +20 до +125
Резисторы металлопленочные типа МЛТ
До 104 1,1 104 … 106 Свыше 106	±1200 ±1200 ±1200	±600 ±700 ±1000
Резисторы углеродистые типа ВС
До 9,1 103 9,1 103 … 0,24 106 0,24 106 … 106 Свыше 106	-800 -1200 -2000 -2500	-500 -800 -1200 -1500
Резисторы бороуглеродистые типа БЛП
	-200…-250	-120…-200

УРОВЕНЬ СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ

Возникновение шумов резисторов обусловлено несколькими причинами. Во-первых, изменением объемной концентрации элек­тронов материала резистивного элемента, которая подвержена флуктуациям из-за тепловых колебаний кристаллической решетки. Такой шум называют тепловым. Ему присущ широкий непрерывный спектр приблизительно одинаковой интенсивности. В резистивном элементе зернистой структуры в виде тонкой пленки кроме теплово­го возникает также токовый шум. Вызванный изменением контактных сопротивлений между зернами и зависящий от длины резистивной дорожки, степени зернистости, электрического сопротивления зерен.

Действующее значение шумов, отнесенное к постоянному на­пряжению, приложенному к резистору, называется уровнем шумов.

Уровень собственных шумов резисторов различен. К первой группе относятся металлопленочные резисторы с уровнем собст­венных шумов не более 1 мкВ/В, ко второй - не более 5 мкВ/В. Для композиционных резисторов уровень собственного шума может достигать 10 мкВ/В и более.

ПРЕДЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Наибольшая амплитуда напряжения, приложенная к резистору при нормальных условиях и которая не вызывает нарушения его ра­ботоспособности в течение эксплуатации, называется номинальным напряжением (U_ном). Для высокоомных резисторов основным фак­тором, определяющим предельное напряжение, является электри­ческий пробой (перекрытие электрической дугой по поверхности ре­зистивного элемента). Электрический пробой определяется разме­рами резистора (расстоянием l, мм, между выводами), способом монтажа и уровнем атмосферного давления р (мм рт. ст.). Значение предельного напряжения U_np ограничивается неравенством: [В]. Выполнение этого условия дает возможность

нормального функционирования резисторов при пониженном атмо­сферном давлении до 5...100 мм рт. ст. (т.е. до высот 15...30 км).

В импульсных цепях предельные напряжения могут в несколь­ко раз превышать U_пр непрерывного режима при условии, что сред­няя рассеиваемая мощность не более допустимой.

СТАБИЛЬНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Значение электрического сопротивления резисторов в течение эксплуатации изменяется как под действием внешних факторов (температура, влажность, давление окружающего воздуха, механи­ческие, радиационные и прочие воздействия), так и внутренних при­чин (физико-химические процессы в резистивном элементе, мате­риалах корпуса и защитных покрытиях). Эти изменения могут иметь обратимый (возвращение сопротивления к исходному значению при прекращении воздействия) и необратимый характер (остаточные явления).

Стабильность резисторов оценивается коэффициентами теп­лостойкости, влагостойкости, механической стойкости, радиацион­ной стойкости и др.

Накопленные остаточные явления в резисторах приводят к их старению, которое наблюдается не только при эксплуатации рези­сторов в составе РЭС, но и при хранении. Причины старения кроют­ся в сложных процессах, протекающих в материалах резистивного элемента и контактах токосъемных узлов.

При хранении тонкопленочных резисторов вначале (в первый год) наблюдается небольшое снижение сопротивления (на 1...2%), а затем его рост. Высокоомные резисторы этих типов имеют коэф­фициент старения 3...5%. За последующие 5-10 лет старение ком­позиционных резисторов - в два-три раза значительнее.

При эксплуатации резисторов в составе РЭС показатель их старения зависит от электрической нагрузки и окружающих условий.

Причинами старения служат локальные перегревы резистивного элемента, электролитические процессы на увлажненной по­верхности пленочного резистора со спиральной нарезкой, окисление контактного узла выводов.

Основными причинами старения проволочных резисторов во время эксплуатации являются действия внутренних механических напряжений, возникающих в процессе намотки провода на каркас, а также структурные изменения в сплавах в местах спая с выводами резистора и изменения свойств стеклянной изоляции.