Изучение резисторов и конденсаторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Дагестанский государственный университет

Физический факультет

Методическое пособие

«Пассивные элементы радиоэлектронной аппаратуры»

Махачкала - 2009

В пособии изложены структура, физические процессы, характеристики и параметры пассивных радиокомпонентов. Рассмотрены физические явления, происходящие в них, требования, предъявляемые к этим изделиям, и области их применения. Приводятся также описания монтажных проводов и кабелей используемых для осуществления электрических соединений между контактными выводами элементов РЭА, установочными и коммутационными изделиями.

Для студентов высших учебных заведений радиотехнических специальностей и средних профессиональных учебных заведений обучающихся в области радиотехники, электроники, и автоматизации. В качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, а также аспирантов и научных сотрудников.

Содержание

Введение

1. Резисторы

1.1 Провода и кабели

1.2 Классификация и конструкции резисторов

1.3 Параметры резисторов

1.4 Система обозначений и маркировка резисторов

1.5 Конструктивно - технологические разновидности резисторов

1.6 Специальные резисторы

2. Конденсаторы

2.1 Классификация и конструкции конденсаторов

2.2 Основные конструкции конденсаторов

2.3 Параметры конденсаторов

2.4 Система обозначений и маркировка конденсаторов

2.5 Основные разновидности конденсаторов

2.6 Конденсаторы с нелинейной ВФХ

Литература

Введение

Современная радиоэлектронная аппаратура (РЭА) содержит огромное количество радиокомпонентов, то есть самостоятельных (комплектующих) изделий, соединенных между собой в соответствии с принципиальной электрической схемой, обеспечивающей необходимую обработку электрических сигналов. Радиокомпоненты являются неделимой составной частью радиоэлектронной аппаратуры, их устанавливают при выполнении сборочно-монтажных операций. В качестве радиокомпонентов выступают транзисторы, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и т. д. К радиокомпонентам относятся также интегральные микросхемы (ИМС), которые, в свою очередь, состоят из большого числа радиоэлементов, реализующих функции транзисторов, резисторов и т. д. Понятия радиоэлемент и радиокомпонент во многом тождественны. Во всяком случае, функции, выполняемые ими, одинаковы. Транзистор в полупроводниковой ИМС, выступающий как элемент интегральной схемы, неотделимый от нее, выполняет те же функции, что и дискретный транзистор, выступающий как компонент радиоэлектронной аппаратуры. Принцип действия радиокомпонентов основан на взаимодействии с электрическим или магнитным полем, то есть базируется на электрофизических свойствах радиоматериалов.

Радиокомпоненты делят на две группы: активные и пассивные. К активным компонентам относят транзисторы, электронные лампы, микросхемы и т. д., то есть такие компоненты, которые способны преобразовывать электрические сигналы и усиливать их мощность. К пассивным компонентам относят резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, коммутационные элементы, то есть такие компоненты, которые предназначены для перераспределения электрической энергии. Несмотря на то, что ИМС имеют большой удельный вес в РЭА, пассивные компоненты являются самыми распространенными изделиями электронной промышленности. В современной РЭА доля дискретных резисторов составляет от 15 до 50 % всех элементов принципиальной схемы, доля дискретных конденсаторов составляет около 25 %, практически все катушки индуктивности и трансформаторы являются дискретными компонентами.

1. Резисторы

Резисторы (сопротивления) - это наиболее распространенные компоненты электронной аппаратуры, с помощью которых осуществляется регулирование и распределение электрической энергии между цепями и элементами схем.

Резисторы предназначены для перераспределения и регулирования электрической энергии между элементами схемы. Принцип действия резисторов основан на способности радиоматериалов оказывать сопротивление протекающему через них электрическому току. Особенностью резисторов является то, что электрическая энергия в них превращается в тепло, которое рассеивается в окружающую среду.

1.1 Провода и кабели

Монтажные провода и кабели применяются для осуществления электрических соединений между контактными выводами элементов РЭА, установочными и коммутационными изделиями.

В основу классификации монтажных проводов, применяемых в радиоаппаратуре, положены следующие признаки: сечение токопроводящей жилы, число проволок в жиле, марка металла проволок, вид покрытия, изоляция, толщина и число слоев изоляции, наличие экранирующей оплетки, цвет наружного слоя изоляции.

Провода выпускаются с токопроводящей жилой из одной проволоки или из большого числа параллельно уложенных проволок из отожженной меди, алюминия или серебра. Проволоки могут быть без покрытия или с покрытием сплавами НОС или серебром. Для увеличения механической прочности проводов применяют комбинированные жилы из медных и стальных проволок.

Наименьшей механической прочностью при воздействии вибрации, тряски и ударов обладают провода с одной проволокой в жиле. Такие провода применяются для коротких перемычек и для стационарной аппаратуры, при условии их укладки и креплении вдоль плоских стенок плат, шасси и корпусов без наличия провисающих участков. Наибольшей прочностью обладают многожильные провода в шелковой лакированной оплетке с многослойной изоляцией.

Для жесткого навесного монтажа применяют одножильные монтажные провода большого сечения, изолируемые специальными трубками; в качестве монтажных проводов используется проволока медная мягкая круглая марки ММ и медная твердая круглая марки МТ без покрытия с номинальными диаметрами от 0,03 до 10 мм. Проволоки применяются и в луженом или посеребренном виде.

Провода с волокнистой изоляцией обладают высокой гигроскопичностью, что снижает их электроизоляционные свойства при воздействии повышенной влажности. Дополнительное поверхностное покрытие лаковой пленкой является средством защиты проводов от действия климатических, а в некоторых случаях и механических факторов.

Монтажные провода с изоляцией из поливинилхлорида, специальных сортов резины, пленочных, пластмассовых и других диэлектриков являются влагостойкими и работоспособны при влажности 98% и температуре 400С. Провода могут применяться при монтаже радиоаппаратуры, предназначенной для эксплуатации в тяжелых климатических условиях. В качестве примера на рис.1.1 приведены конструкции монтажных проводов типа БПВЛ и БПВЛЗ.

Выбор сечения монтажных проводов производится в зависимости от величины проходящего по ним тока. Медные провода допускают следующие значения токов в зависимости от сечения (табл.1).

Таблица 1 Зависимость максимально допустимого тока от сечения провода

Сечение провода, мм2	0,1	0,2	0,3	0,5	0,7	1,0	1,5	2	4	6	10
Допустимый ток, А	1,3	2,5	3,5	5	7	10	14	17	25	30	45

Рис.1.1. Конструкции монтажных проводов типа БПВЛ (а) и БПВЛЗ (б): 1 - медная жила; 2 - изоляция из поливинилхлоридового пластиката; 3 - оплетка из хлопчатобумажной пряжи; 4 - оплетка из медной луженой проволоки (экран).

Для передачи и распределения электрической энергии, соединения различных приборов и их частей, изготовления обмоток электрических машин применяют:

· обмоточные провода; монтажные провода;

· установочные провода и шнуры;

· кабели.

Обмоточные провода. Обмоточные провода применяют для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и приборов.

В качестве проводникового материала в обмоточных проводах применяют медь и алюминий. В зависимости от применяемой изоляции обмоточные провода выпускают с эмалевой, волокнистой, пленочной и эмалево-волокнистой изоляцией.

Э м а л и р о в а н ы е провода являются наиболее перспективными среди обмоточных проводов, так как имеют наименьшую толщину изоляции (0,007... 0,065 мм). Применяя такую проволоку, можно увеличить мощность электрической машины за счет большего числа витков в объеме обмотки.

Эмалевая изоляция наносится на эмалировочных станках в виде гибкого лакового покрытия.

Наибольшее применение находят провода с высокопрочными эмалевыми покрытиями на основе поливинилацеталевой и полиэфирной смол (провода марок ПЭВ и ПЭТВ с нагревостойкостью до 130°С), а также провода с высокопрочным эмалевым покрытием на основе полиуретановой смолы (провод марки ПЭВТЛ луженный с нагревостойкостью до 120 °С).

Вследствие наличия заусенцев на проволоке и несовершенства технологии эмалирования в тонком слое изоляционного покрытия имеются точечные повреждения (небольшое число сквозных отверстий). На длине провода 1 м может быть от 5 до 15 точечных повреждений. Поэтому обмотки из проводов с эмалевой изоляцией пропитывают электроизоляционными лаками.

Важнейшими характеристиками эмалированных проводов являются эластичность, нагревостойкость и электрическая прочность.

Эластичность эмалевого провода определяют по отсутствию растрескивания эмали после испытаний на растяжение. Провода диаметром выше 0,38 мм навивают на стальной стержень, диаметр которого равен двум или трем диаметрам провода без эмали. Провода диаметром менее 0,38 мм подвергают растяжению до удлинения на 10% или до его разрыва.

Нагревостойкость эмалевой изоляции определяют в результате старения образцов эмалированного провода.

В зависимости от состава эмалевого покрытия образцы в виде отрезков проволоки помещают в термостат и выдерживают при температуре 105, 125, 155 или 200°С в течение 24 ч. После теплового старения и охлаждения до комнатной температуры отрезки провода диаметром более 0,38 мм навивают на круглый стальной стержень определенного диаметра. Отрезки проводов меньшего диаметра подвергают растяжению до удлинения на 10% или до разрыва. После этих испытаний на поверхности эмали провода не должно наблюдаться ее растрескивания.

Нагревостойкость эмалевой изоляции на алюминиевых поводах в среднем на 6...8°С выше по сравнению с нагревостойкостью соответствующих эмалей на медных проводах вследствие меньшего каталитического воздействия алюминия на органическое эмалевое покрытие.

Электрическая прочность эмалированных проводов определяется пробивным напряжением. Пробивное напряжение измеряют на двух скрученных друг с другом отрезках проводов длиной 200 мм. Число скруток на длине 200 мм определяется в зависимости от диаметра провода. Число скруток уменьшается с увеличением диаметра провода. Наименьшие значения пробивного напряжения для двух слоев эмали на образцах из скрученной проволоки приведены в табл. 2.

Таблица 2 Пробивное напряжение некоторых проводов с эмалевой изоляцией

Диаметр провода (по меди), мм	Число скруток по длине 200 мм	Наименьшее пробивное напряжение скрученных проводов различных материалов, В
		ПЭЛ	ПЭВ-1	ПЭВТЛ-1	ПЭВТЛ-2, ПЭТВ
0,05…0,07 0,15…0,20 0,20…0,41 0,86…1,35 1,4…2,44	60 33 25 15 8	350 550 800 1000 1250	350 600 800 1200 1400	350 600 800 1200 -	450 800 1200 1800 -

Обмоточные провода с волокнистой изоляцией имеют большую толщину изоляции (0,05.. .0,17 мм) по сравнению с эмалированными проводами. В качестве волокнистой изоляции применяют пряжу: хлопчатобумажную, шелковую, из капроновых, асбестовых, лавсановых и стеклянных волокон.

Наибольшая нагревостойкость обмоточных проводов достигается применением стеклянной и асбестовой пряжи, подклеиваемой к поверхности провода с помощью глифталевых и кремнийорганических лаков, которые обладают повышенной стойкостью к нагреванию.

В качестве пленочной изоляции для проводов, которые используют для изготовления обмоток трансформаторов, применяют бумажную ленту, хорошо пропитанную минеральным маслом. Проволока с пленочной бумажной изоляцией обеспечивает высокую электрическую прочность обмоткам трансформаторов. Для повышения механической прочности изоляции из бумажной ленты ее покрывают хлопчатобумажной или капроновой пряжей.

К обмоточным проводам с волокнистой изоляцией предъявляются следующие требования:

· отсутствие просветов между нитями обмоток;

· отсутствие нитей при навивании провода на стальной стержень, диаметр которого равен пяти диаметрам провода с волокнистой изоляцией в два слоя, или при навивании провода с однослойной изоляцией на стержень, диаметр которого равен десяти диаметрам провода.

Обмоточные провода с волокнистой структурой обладают следующими свойствами:

· невысокие электроизоляционные свойства, так как все виды волокнистой изоляции гигроскопичны, т. е. поглощают влагу из воздуха;

· обмотки из проводов с волокнистой изоляцией требуют тщательной сушки и пропитки изоляционными лаками или компаундами;

· пробивное напряжение проводов с шелковой изоляцией 450... .600 В, с хлопчатобумажной изоляцией -- 700... 1000 В, с асбестовой изоляцией - 450... 500 В.

У проводов с эмалево - волокнистой изоляцией поверх слоя эмали наносят обмотку из хлопчатобумажной, шелковой, капроновой или стеклянной пряжи. Такие обмоточные провода применяют для изготовления тяговых, шахтных электродвигателей, электрических машин и аппаратов, которые эксплуатируются в более тяжелых условиях и требуют защиты эмалевой изоляции. Наибольшей механической прочностью обладает обмотка из лавсановых волокон. Обмотка из стеклянной пряжи обладает повышенной нагревостойкостью.

Электрическая прочность таких проводов определяется электрической прочностью воздуха, заключенного между волокнами, а также электрической прочностью эмалевой изоляции.

Характеристики некоторых медных проводов с эмалево - волокнистой изоляцией приведены в табл. 3.

Таблица 3 Некоторые медные обмоточные провода с эмалево - волокнистой изоляцией

Марка провода	Диаметр провода без изоляции, мм	Толщина слоя изоляции (на одну сторону), мм	Характеристика
ПЭЛБО	0,1…2,1	0,062…0,105	Провод, изолированный эмалью и одним слоем обмотки из хлопчатобумажной ткани
ПЭЛКО	0,2…2,1	0,062…0,105	То же, но слой обмотки из капроновой пряжи
ПЭЛШО	0,05…2,1	0,035…0,078	Провод, изолированный масляной эмалью и одним слоем обмотки из натурального шелка
ПЭТСО	0,31…2,10	0,10…0,12	Провод, изолированный теплостойкой (глифталь) эмалью и одним слоем обмотки из стеклянной пряжи
ПЭТКСО	0,38…1,56	0,08…0,10	То же, но применена нагревостойкая кремнийорганическая эмаль

Монтажные провода. Монтажные провода состоят из медных или алюминиевых жил, которые покрывают изоляционной резиной или полихлорвиниловым пластикатом, а также хлопчатобумажной, шелковой или капроновой пряжей и синтетической пленкой. Наибольшей гибкостью обладают многопроволочные провода, жила которых состоит из большого числа тонких проволок. Монтажные провода выпускают с лужеными медными жилами, что облегчает пайку проводов.

Монтажные провода с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией могут применяться в электрических устройствах и аппаратах с напряжением до 380 В переменного тока и до 500 В постоянного тока.

Большинство монтажных проводов с волокнистой изоляцией (хлопчатобумажной, шелковой и др.) может применяться при напряжениях до 60...100 В переменного тока, а некоторые из них - только до 20 В переменного тока.

Для распознавания монтажных проводов их изоляционные оболочки обычно окрашивают в разные цвета.

Технологический процесс монтажа электрических соединений при помощи монтажных проводов состоит из подготовки проводов к монтажу, механического закрепления монтажных проводов, пайки мест присоединения жил проводов, проверки правильности монтажа.

Подготовка монтажных проводов состоит в резке проводов необходимой длины, зачистке концов и закреплении изоляции на конце провода.

Волокнистую изоляцию, которая не содержит в своем составе асбеста или стекловолокна, удаляют обжигом. С тонких многожильных проводов сначала снимают оболочку, а покрытые эмалью тонкие жилы провода нагревают в течение 4...6 с и опускают в раствор 10% - го нашатырного спирта. Жилы провода, с которых снята изоляция, зачищают ножом или с помощью специального приспособления до металлического блеска. Разлохмаченные концы изоляции заделывают проклеиванием нитроклеем, надеванием на них полихлорвиниловых и других трубок, наложением ниточного бандажа, опрессовкой концов в пластмассовые наконечники.

Монтажные провода маркируют в соответствии с электрической принципиальной и монтажной схемами при помощи липких лент и бирок, которые надевают на их концы.

При монтаже устройств вычислительной техники применяют жгуты из проводов, которые связывают и укладывают в определенном порядке. Раскладку жгутов производят на специальных плоских и пространственных шаблонах. Для электрического монтажа кроме паяных и сварных соединений применяют накрутку с натягом определенного числа витков одножильного провода вокруг штырькового вывода (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Соединение накруткой:

а - поперечное сечение выводов; б - обычное (немодифицированное) соединение; в - модифицированное соединение; г - бандажное соединение.

Установочные провода и шнуры. Установочные провода и шнуры служат для распределения электрической энергии, а также для присоединения электродвигателей, светильников и других потребителей тока к сети. Токопроводящие жилы установочных проводов и шнуров изготавливают из медной и алюминиевой проволоки. Для обеспечения большей гибкости жилы шнуров и некоторых типов проводов являются многопроволочными. Провода и шнуры с полихлорвиниловой изоляцией выпускают без защитных оболочек (рис. 1.3.).

Провода. Жилы проводов изолируют электроизоляционной резиной или полихлорвиниловым пластикатом. Провода с полихлорвиниловой изоляцией обладают высокой водостойкостью, маслостойкостью и негорючестью, что обеспечивает им широкое применение. Изоляцию покрывают защитной оплеткой из хлопчатобумажной или шелковой пряжи (рис. 1.4).

У некоторых проводов защитную оплетку пропитывают противогнилостным составом. В отдельных конструкциях проводов защитную оплетку изготавливают из стальных оцинкованных проволочек для защиты от легких механических

Рис.1.3. Провода установочные с изоляцией из полихлорвинилового пластиката: а - марки ПВ; б - марки ППВ (ленточный двужильный провод); 1 - однопроволочная жила; 2 - изоляция из полихлорвинилового пластиката

Рис. 1.4. Установочные провода с резиновой изоляцией:

а - марки ПР; б - марки ПРГ; 1 - однопроволочная жила; 2 - изоляция из вулканизированной резины; 3 - оплетка из хлопчатобумажной ткани; 4 - многопроволочная жила; 5 - покрытие (обмотка) из прорезиненной ленты воздействий. Установочные провода выпускают одно -, двух -, трех -, четырех - и многожильными на напряжение 220, 380, 500, 2000 и 3000 В переменного тока.

Шнуры. Шнуры выпускают двухжильными, т. е. состоящими из двух изолированных и свитых друг с другом жил (рис. 1.5). Шнуры изготавливают на напряжение до 220 В переменного тока. В марках проводов и шнуров буквы обозначают конструктивную часть и вид изоляции провода или шнура, а цифры указывают напряжение, для которого может применяться данный провод. Например, провод марки ПР-500 состоит из медной жилы с резиновой изоляцией и может быть использован в установках с номинальным напряжением, которое не превышает 500 В переменного тока.

Рис. 1.5. Шнур марки ШР с резиновой изоляцией:

1 - многопроволочная жила; 2 - изоляция из вулканизированной резины; 3 - оплетка из хлопчатобумажной крученой пряжи

Кабели. Силовые кабели применяют для передачи и распределения электрической энергии. Токопроводящие жилы кабелей изготавливают из мягкой медной проволоки (марка ММ), а также из алюминиевой мягкой или твердой проволоки (марки АМ и АТ).

Токопроводящие жилы сечением до 16 мм2 включительно изготавливают однопроволочными. Начиная с сечения 25 мм2 и выше жилы кабелей изготавливают многопроволочными, что необходимо для обеспечения определенной гибкости кабелей. Сечения токопроводящих жил могут иметь круглую, сегментную или секторную форму (рис. 1.6). В одножильных кабелях применяют жилы круглой формы, в двухжильных - круглой и сегментной, а в трех- и четырехжильных кабелях - секторной.

Рис. 1.6. Многопроволочные жилы кабелей:

а - круглая неуплотненная жила; б - круглая уплотненная жила; в - секторная уплотненная жила; г - сегментная уплотненная жила.

Рис. 1.7. Силовой кабель с резиновой изоляцией в свинцовой оболочке, небронированньий (марка СРГ):

1 - свинцовая оболочка, 2 - поясная изоляция; 3 - покрытие (обмотки) из прорезиненной ленты; 4 - изоляция из вулканизированной резины; 5 - медная многопроволочная жила; б - междуфазное заполнение

Для передачи и распределения электрической энергии в установках с напряжением до 500, 3000 и 6000 В переменного тока применяют кабели с резиновой (рис. 1.7) и пластмассовой (рис. 1.8) изоляцией.



Рис.1.8. Силовой кабель с резиновой изоляцией жил в оболочке из полихлорвинилового пластиката:

1 - однопроволочные жилы; 2 - изоляция жил из вулканизированной резины; 3 - оболочка из полихлорвинилового пластиката

Рис. 1.9. Силовой кабель с бумажной изоляцией жил в свинцовой оболочке, бронированный (марка СБ):

1 - верхний защитный покров из грубой пропитанной пряжи; 2 - броневой покров из стальных лент; 3 - защитный покров (нижняя подушка); 4 - свинцовая оболочка; 5 - поясная изоляция; 6 - междуфазное заполнение; 7 - бумажная пропитанная изоляция; 8 - медные многопроволочные жилы

На напряжение 1, 3, 6, 20, 35 кВ и выше выпускают силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией (рис. 1.9).

Каждая из жил в кабеле имеет изоляцию, состоящую из нескольких слоев кабельной бумаги толщиной 0,125 или 0,175 мм, пропитанной вязким электроизоляционным составом из минерального масла и растворенной в нем канифоли.

1.2 Классификация и конструкции резисторов

В зависимости от назначения дискретные резисторы подразделяются на: 1) общего назначения (диапазоны номиналов 1 Ом - 10 МОм, номинальные мощности рассеивания 0,062 - 100 Вт); 2) специального назначения, которые, в свою очередь, подразделяются на: а) высокоомные резисторы (от десятков мегаОм до сотен тераОм, рабочее напряжение 100 - 400 В); б) высоковольтные (сопротивления до 10 Ом, рабочее напряжение единицы - десятки кВ); в) высокочастотные (имеют малые собственные емкости и индуктивности); г) прецизионные (повышенная точность, - допуск 0,001 - 1%, стабильность, номиналы 0,1 Ом - 10 МОм, номинальные мощности рассеивания до 2 Вт) и 3) специальные.

По постоянству значения сопротивления резисторы подразделяют на постоянные, переменные и специальные. Постоянные резисторы имеют фиксированную величину сопротивления, у переменных резисторов предусмотрена возможность изменения сопротивления в процессе эксплуатации, сопротивление специальных резисторов изменяется под действием внешних факторов: протекающего тока или приложенного напряжения (варисторы), температуры (терморезисторы), освещения (фоторезисторы) и т. д.

Переменные резисторы подразделяются на подстроечные и регулировочные.

Подстроечные резисторы рассчитаны на проведение подстройки электрических режимов и имеют небольшую износоустойчивость (до 1000 циклов перемещения подвижной части), а регулировочные - для проведения многократных регулировок. Они отличаются большей износоустойчивостью (более 5000 циклов) и в зависимости от характера изменения их сопротивлений при перемещении подвижной части делятся на резисторы с линейной А и нелинейной функциональными характеристиками: логарифмической Б, обратнологарифмической В, характеристиками типа И, Е .

По виду токопроводящего элемента различают проволочные и непроволочные резисторы. Проводящий элемент резистора выполняют в виде пленки, осажденной на поверхность изоляционного основания; проволоки или микропроволоки; объемной конструкции.

В зависимости от материала, использованного для создания проводящего элемента, резисторы подразделяют на проволочные, непроволочные, металлофольговые. У проволочных и металлофольговых резисторов в качестве материала проводящего элемента используют манганин и нихром.

Непроволочные резисторы можно подразделить на следующие группы: а) углеродистые и бороуглеродистые (проводящий элемент - пленка пиролитического углерода или его соединений, осажденная на непроводящее основание); б) металлодиэлектрические, металлопленочные или металлооксидные (проводящий элемент - микрокомпозиционный слой из диэлектрика и металла или пленки из металла, оксида металла или его сплавов; в) композиционные (проводящий элемент - гетерогенная система из нескольких компонентов, один из которых проводящий, например, графит или сажа): г) полупроводниковые (проводящий элемент выполнен из полупроводникового материала).

По конструктивному исполнению резисторы изготовляют в нормальном и тропическом (всеклиматическом) вариантах и выполняют неизолированными (касание токоведущих частей не допускается), изолированными (касание токоведущих частей допускается), герметизированными, в том числе и вакуумными.

По эксплуатационным характеристикам дискретные резисторы делят на термостойкие, влагостойкие, вибро - и ударопрочные, высоконадежные и т. д. Основным элементом конструкции постоянного резистора является резистивный элемент, который может быть либо пленочным, либо объемным. Величина объемного сопротивления материала определяется количеством свободных носителей заряда в материале, температурой, напряженностью поля и т. д. и выражается известным соотношением

где - удельное электрическое сопротивление материала; - длина резистивного слоя; - площадь поперечного сечения резистивного слоя.

В чистых металлах всегда имеется большое количество свободных электронов, поэтому они имеют малое и для изготовления резисторов не применяются. Для изготовления проволочных резисторов применяют сплавы никеля, хрома и т.д., имеющие большое .

Для расчета сопротивления тонких пленок пользуются понятием удельного поверхностного сопротивления , под которым понимают сопротивление тонкой пленки, имеющей в плане форму квадрата. Величина , связана с величиной , и легко может быть получена из (1.1), если принять в ней , где - ширина резистивной пленки, - толщина резистивной пленки.

Тогда

где - удельное поверхностное сопротивление, зависящее от толщины пленки . Если , то , причем значение сопротивления не зависит от размеров сторон квадрата.

На рис.1.10 представлено устройство пленочного резистора. На диэлектрическое цилиндрическое основание 1 нанесена резистивная пленка 2. На торцы цилиндра налеты контактные колпачки 3 из проводящего материала с припаянными к ним выводами 4. Для защиты резистивной пленки от воздействия внешних факторов резистор покрывают защитной пленкой 5.

Сопротивление такого резистора определяется соотношением

где - длина резистора (расстояние между контактными колпачками); - диаметр цилиндрического стержня.

Рис.1.10. Устройство пленочного резистора.

Такая конструкция резистора обеспечивает получение сравнительно небольших сопротивлений (сотни Ом). Для увеличения сопротивления резистивную пленку 2 наносят на поверхность керамического цилиндра 1 в виде спирали (рис.1.11).

Сопротивление такого резистора определяется соотношением

,

где - шаг спирали; - ширина канавки (расстояние между соседними нитками спирали); - число витков спирали.

Рис.1.11. Пленочный резистор с резистивной пленкой в виде спирали.

На рис. 1.12 показана конструкция объемного резистора, представляющего собой стержень 1 из токопроводящей композиции круглого или прямоугольного сечения с запрессованными проволочными выводами 2. Снаружи стержень защищен стеклоэмалевой или стеклокерамической оболочкой 3. Сопротивление такого резистора определяется соотношением (1.1).

Постоянный проволочный резистор представляет собой изоляционный каркас, на который намотана проволока с высоким удельным электрическим сопротивлением. Снаружи резистор покрывают термостойкой эмалью, опрессовывают пластмассой или герметизируют металлическим корпусом, закрываемым с торцов керамическими шайбами.



Рис.1.12. Конструкция объемного резистора.

Для гибридных ИМС выпускают микромодульные резисторы, представляющие собой стержень из стекловолокна с нанесенным на поверхность тонким слоем токопроводящей композиции. Такие резисторы приклеивают к контактным площадкам подложек токопроводящим клеем - контактолом.

Резисторы гибридных ИМС изготавливают в виде резистивных пленок, наносимых на поверхность диэлектрической подложки. Эти резисторы могут быть тонкопленочными (толщина пленки порядка 1 мкм) и толстопленочными (толщина пленки порядка 20 мкм).

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

Конструкции переменных резисторов гораздо сложнее, чем постоянных. На рис.1.13 представлена конструкция переменного непроволочного резистора круглой формы.

Этот резистор состоит из подвижной и неподвижной частей. Неподвижная часть представляет собой пластмассовый круглый корпус 2, в котором смонтирован токопроводящий элемент 3, имеющий подковообразную форму. Посредством заклепок 6 он крепится к круглому корпусу. Эти заклепки соединены с внешними выводами 4. Подвижная часть представляет собой вращающуюся ось, с торцом которой 7 посредством чеканки соединена изоляционная планка 8, на которой смонтирован подвижный контакт 1 (токосъемник), соединенный с внешним

Рис.1.13. Конструкция переменного непроволочного резистора круглой формы.

выводом. Угол поворота оси составляет 2700 и ограничивается стопором 5. Существуют и другие конструкции переменных непроволочных резисторов. Токопроводящий элемент в них представляет собой тонкую графитовую, металлическую, металлооксидную или композиционную пленку.

Переменные резисторы могут иметь разный закон изменения сопротивления в зависимости от угла поворота оси (рис.1.14).

У линейных резисторов (типа А) сопротивление зависит от угла поворота линейно. У логарифмических резисторов (тип Б) сопротивление изменяется по логарифмическому закону, а у резисторов типа В - по обратнологарифмическому.

Кроме того, существуют резисторы, у которых сопротивление изменяется по закону синуса (тип И) или косинуса (тип Е).



Рис.1.14. Закон изменения сопротивления в зависимости от угла поворота оси.

Некоторые типы переменных резисторов состоят из двух переменных резисторов, объединенных в единую конструкцию, в которой токосъемники расположены на общей оси. Существуют переменные резисторы, содержащие выключатель, контакты которого разомкнуты, если ось резистора повернута в крайнее положение при вращении против часовой стрелки. При повороте оси по часовой стрелке на небольшой угол контакты выключателя замыкаются. Некоторые типы резисторов комплектуются специальными стопорящими устройствами, жестко фиксирующими положение оси.

Помимо переменных резисторов с круговым перемещением существуют резисторы с прямолинейным перемещением подвижного контакта. В этом случае контактный ползун укрепляется не на поворотной, а на червячной оси.

Выбор типа резистора (постоянного или переменного) для конкретной схемы производится с учетом условий работы и определяется параметрами резисторов. Резистор нельзя рассматривать как элемент, обладающий только активным сопротивлением, определяемым его резистивным элементом. Помимо сопротивления резистивного элемента он имеет емкость, индуктивность и дополнительные паразитные сопротивления.

1.3 Параметры резисторов

Параметры резисторов характеризуют эксплуатационные возможности применения конкретного типа резистора в конкретной электрической схеме.

Номинальное сопротивление и его допустимое отклонение от номинала являются основными параметрами резисторов. Номиналы сопротивлений стандартизованы в соответствии с ГОСТ 28884 - 90. Для резисторов общего назначения ГОСТ предусматривает шесть рядов номинальных сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192. Цифра указывает количество номинальных значений в данном ряду, которые согласованы с допустимыми отклонениями (табл. 2). Так, например, для ряда Е6 эти числа равны 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8.

Номинальное сопротивление резистора должно соответствовать одному из шести рядов Е3, Е6, Е12, Е24; Е48; Е96; Е192.

Ряд допускаемых отклонений также нормализован. Допуски указываются в процентах в соответствии с рядом ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Значение сопротивления некоторых типов резисторов может меняться в зависимости от приложенного напряжения. Причиной этого является зависимость концентрации носителей тока и их подвижности от напряженности электрического поля. Учитывают это явление с помощью коэффициента напряжения, значение которого может достигать единиц - десятков процентов.

При длительной эксплуатации происходит старение резисторов и их сопротивление изменяется. Так, например, у резисторов типа С2 - 6 сопротивление может измениться до после 15000 ч работы. У некоторых типов резисторов после их выдержки в течение нескольких часов при повышенной температуре сопротивление не возвращается к начальному значению.

Номинальные значения сопротивлений определяются числовыми коэффициентами, входящими в табл. 4, которые умножаются на , где n - целое положительное число. Так, например, числовому коэффициенту 1,0 соответствуют резисторы с номинальным сопротивлением, равным 10, 100, 1000 Ом и т. д. Допустимые отклонения от номинала для ряда Е6 составляют , для ряда Е12 - , для ряда Е24 - . Это значит, что резистор с сопротивлением 1,5 кОм из ряда Е12 может обладать сопротивлением в пределах от 1,35 до 1,65 кОм, а тот же резистор из ряда Е6 - в пределах от 1,2 до 1,8 кОм. Числовые коэффициенты, определяющие номинальные значения сопротивлений, подобраны так, что образуется непрерывная шкала сопротивлений, то есть максимально возможное сопротивление какого-либо номинала совпадает (или несколько больше) с минимальной величиной сопротивления соседнего более высокого номинала.

Прецизионные резисторы имеют отклонения от номинала ; ; ;;; ; и .

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

Номинальная мощность рассеивания определяет максимальную мощность, которую резистор может рассеивать без изменения своих параметров свыше значений, указанных в технической документации, при непрерывной электрической нагрузке и определенной температуре окружающей среды.

Как уже отмечалось протекание тока через резистор связано с выделением тепла, которое должно рассеиваться в окружающую среду. Мощность, выделяемая в резисторе в виде тепла, определяется величиной приложенного к нему напряжения и протекающего тока и равна



Таблица 4 Числовые коэффициенты для определения номинальных значений сопротивлений

Е24	Е12	Е6
1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,3 4,7 5,1 5,6 6,2 6,8 7,5 8,2 9,1	1,0 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,2 - 2,7 - 3,3 - 3,9 - 4,7 - 5,6 - 6,8 - 8,2 -	1,0 - - - 1,5 - - - 2,2 - - - 3,3 - - - 4,7 - - - 6,8 - - -

Мощность, рассеиваемая резистором в окружающую среду, пропорциональна разности температур резистора и окружающей среды :

Эта мощность зависит от условий охлаждения резистора, определяемых значением теплового сопротивления , которое тем меньше, чем больше поверхность резистора и теплопроводность материала резистора.

Номинальные мощности стандартизованы (ГОСТ 24013 - 80 и ГОСТ 10318 - 80) и соответствуют ряду: 0,01; 0,025; 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 1,2; 5; 8; 10; 16; 25; 50; 75; 100; 160; 250; 500.

Предельное рабочее напряжение определяет величину допустимого напряжения, которое может быть приложено к резистору. Предельное рабочее напряжение определяет напряжение, которое может быть приложено к резистору без нарушения его работоспособности.

Для резисторов с небольшой величиной сопротивления (сотни Ом) эта величина определяется мощностью резистора и рассчитывается по формуле

Для остальных резисторов предельное рабочее напряжение определяется конструкцией резистора и ограничивается возможностью электрического пробоя, который, как правило, происходит по поверхности между выводами резистора или между нитками спиральной нарезки. Напряжение пробоя зависит от длины резистора и давления воздуха. При длине резистора не превышающей 5 см оно определяется по формуле

где - давление, мм.рт.ст.; - длина резистора, см.

Значение указывается в технических условиях (ТУ), оно всегда меньше . При испытании резисторов на них подают испытательное напряжение , которое больше и меньше .

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры:

Этот коэффициент может быть как положительным, так и отрицательным. Если резистивная пленка толстая, то она ведет себя как объемное тело, сопротивление которого с ростом температуры возрастает. Если же резистивная пленка тонкая, то она состоит из отдельных «островков», сопротивление такой пленки с ростом температуры уменьшается, так как улучшается контакт между отдельными «островками». У различных резисторов эта величина лежит в пределах .

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

В ТУ обычно указывают относительное изменение сопротивления в процентах за определенное время (1000 или 10 000 ч).

Коэффициент напряжения 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:



где - сопротивление резистора при напряжении; - сопротивление резистора при напряжении .

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. Тепловой шум характеризуется непрерывным, широким и практически равномерным спектром.

Уровень собственных шумов измеряется [мкВ/В]. У любого резистора есть тепловые шумы. Они появляются вследствие тепловых движений носителей зарядов (электронов) внутри твердого тела.

Напряжение тепловых шумов имеет случайный характер. Кроме того, резистор имеет токовые шумы, возникающие при приложении к нему электрического напряжения.

Уровень токовых шумов оценивают отношением действующего значения переменной составляющей напряжения на резисторе, измеренной в полосе частот, к постоянному напряжению на нем.

Величина ЭДС тепловых шумов определяется соотношением

,

где - постоянная Больцмана; - абсолютная температура, К; - сопротивление, Ом; - полоса частот, в которой измеряются шумы.

При комнатной температуре (Т = 300 К)



Если резистор включен на входе высокочувствительного усилителя, то на его выходе будут слышны характерные шумы. Снизить уровень этих шумов можно, лишь уменьшив сопротивление или температуру .

Основная причина появления этого шума временное изменение объемной концентрации электронов и изменение контактных сопротивлений между зернами проводника, имеющего зернистую структуру.

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, что ведет к появлению между выводами резистора ЭДС токовых шумов Е. Токовый шум, так же как и тепловой, имеет непрерывный спектр, но интенсивность его увеличивается в области низких частот. Токовый шум измеряется в полосе частот от 60 до 6000 Гц. Его величина значительно превышает величину теплового шума.

Максимальная частота. Наличие собственной индуктивности и емкости у резисторов приводит как к появлению реактивной составляющей, так и к некоторому изменению эквивалентного значения активной составляющей. Кроме того, в проволочных резисторах из-за проявлений поверхностного эффекта сопротивление изменяется при повышении частоты. Это существенно проявляется с частоты в несколько МГц. Но в точных устройствах поверхностный эффект следует учитывать с частоты в несколько кГц. Так, сопротивление медного провода диаметром 1 мм при увеличивается на 0,01%.

На практике, как правило, значения и неизвестны. Поэтому для некоторых резисторов в технических условиях приводят значение обобщенной постоянной времени.

Частотные характеристики у непроволочных резисторов значительно лучше, чем у проволочных.

Максимальная температура окружающей среды для номинальной мощности рассеивания.

Влагоустойчивость и термостойкость.

Промышленность выпускает резисторы общего назначения (МЛТ, ОМЛТ, С2-6, С2-8, С2-11, С2-22 и др.), прецизионные (ОМЛТ, МГП, С2-1, С2-13, С2-14, С2-31 и т. д.), высокомегаомные (КВМ, КЛМ, СЗ-10, СЗ-14 и т. п.), высоковольтные (КЭВ, С3-9, СЗ-14 и пр.), высокочастотные (С2-10, С2-34, С3-8 и др.).

Номенклатура подстроечных и регулировочных резисторов также достаточно велика (СП5-1, СП5-6, РП-25, РП-80; СП5-21. СП-5-30, СП5-54, СПО, СГТЗ-10 и пр.).

1.4 Система обозначений и маркировка резисторов

До 1968 года обозначение резисторов состояло из букв, отражающих конструктивно-технологические особенности данного типа резистора, например, МЛТ - металлопленочный лакированный теплостойкий.

С 1968 года в соответствии с ГОСТ 13453 - 68 постоянные резисторы стали обозначаться буквой С, а переменные - буквами СП. По конструкции токонесущей части резисторы были разделены на шесть групп:

- непроволочные углеродистые или бороуглеродистые;

- непроволочные металлопленочные или металлооксидные;

- непроволочные тонкопленочные композиционные;

- непроволочные объемные композиционные;

- проволочные;

- резисторы для сверхвысоких частот.

Согласно ГОСТ, в обозначении резисторов после букв С или СП стоит цифра, указывающая номер группы, а затем через дефис - номер конкретной конструкции резистора. Например, обозначение С2 - 8 означает: резистор постоянный второй группы, восьмой вариант конструкции.

С 1980 года стала применяться другая система обозначений, также состоящая из трех элементов:

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

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

- третий элемент - цифра, обозначающая разновидность конструкции.

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

В конструкторской документации помимо типа резистора указывают номинальную мощность, номинальное сопротивление, допуск на сопротивление и ряд других параметров.

На принципиальных схемах резисторы изображают в виде прямоугольника с указанием сопротивления, мощности и порядкового номера (рис.1.15).

Рис.1.15. Обозначения резисторов на принципиальных схемах.

Мощность указывают наклонными, продольными или поперечными линиями внутри прямоугольника: а - 0,125 Вт; б - 0,25 Вт; в - 0,5 Вт; г - 1 Вт; д - 2 Вт. Изображение переменных резисторов показано на рис. 1.15е, а подстроечных - на рис.1.15 ж.

Основные параметры резисторов указывают на его корпусе, но для миниатюрных резисторов не хватает места на корпусе, поэтому ГОСТ 11076 - 69 предусматривает сокращенную буквенно - кодовую маркировку. При такой маркировке вместо запятой в наборе цифр, означающих номинальное значение сопротивления, ставят букву, указывающую, в каких единицах выражено сопротивление: (или ) - в Омах, К - в килоОмах, М - в мегаОмах, Г - в гигаОмах, Т - в тераОмах. При этом ноль, стоящий до или после запятой, не ставят. После указания величины номинального сопротивления ставят букву, обозначающую допуск, в соответствии с табл.5.

В последние голы в соответствии с СТ СЭВ 1810 - 79 стала применяться международная система обозначений в соответствии с табл.6.

Например, резистор с сопротивлением 0,47 кОм и допуском 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 (табл.7).

Таблица5 Маркировка резисторов по ГОСТ 11076 - 69

Допустимое отклонение, %
Обозначение	Ж	У	Д	Р	Л	И	С	В	Ф

Таблица 6 Маркировка резисторов по СТ СЭВ 1810 - 79

Допустимое отклонение, %
Обозначение	E	L	R	P	U	X
Допустимое отклонение, %
Обозначение	B	C	D	F	G	I	K	M	N

Таблица 7 Цветовой код для обозначения номиналов и допусков резисторов и конденсаторов

Цвет маркировочного знака	Номинал, (Ом; пФ)	допуск, %
	Значащие цифры	Множитель
Черный	0	1	--
Коричневый	1	10	1
Красный	2	102	2
Оранжевый	З	103	--
Желтый	4	104	--
Зеленый	5	105	0,5
Голубой	6	106	0,25
Фиолетовый	7	107	0, 1
Серый	8	108	--
Белый	9	109	--
Серебристый		0,01	10
Золотистый		0,1	5

Примечание. Номиналы элементов с допуском 5% и более обозначаются двумя значащими цифрами, а элементов с допуском 2% и менее - тремя значащими цифрами.

1.5 Конструктивно - технологические разновидности резисторов

В зависимости от конкретных условий работы в РЭА применяются различные типы резисторов (рис.1.16).

Непроволочные тонкослойные постоянные резисторы. У резисторов группы С1 токопроводящий слой представляет собой пленку пиролитического углерода, а у резисторов группы С2 - пленку сплава металла или оксида металла. Эти резисторы являются резисторами широкого применения с допусками , или и мощностью от 0,125 до 2 Вт. Помимо резисторов С1 и С2 к этой категории резисторов относятся резисторы типов МЛТ, МТ и ВС.

Рис. 1.16. Типы резисторов по конструктивному исполнению

Поскольку металл обладает более высокой теплостойкостью, чем углерод, то резисторы С2 при равной мощности имеют меньшие, чем С1, габариты. Резисторы С2 обладают более высокой стабильностью при циклических изменениях температуры. Недостатком металлопленочных резисторов является небольшая стойкость к импульсной нагрузке и меньший частотный диапазон, чем у углеродистых. Объясняется это тем, что токопроводящий слой у металлопленочных резисторов толще, чем у углеродистых резисторов, поэтому увеличивается паразитная емкость между нитками резистивной спирали. На основе резисторов С2 создаются также прецизионные резисторы с допусками . Прецизионные резисторы имеют большие габариты, чем резисторы общего применения. Это облегчает тепловые режимы и повышает стабильность свойств проводящего слоя.

Композиционные резисторы. У этих резисторов токопроводящий материал получают путем смешивания проводящего компонента (графита или сажи) со связующими компонентами, наполнителем, пластификатором и отвердителем. В резисторах группы С3 полученную композицию наносят на поверхность изоляционного основания, а в резисторах группы С4 спрессовывают в виде объемного цилиндра или параллелепипеда. В зависимости от состава композиционные материалы имеют очень широкий диапазон удельных сопротивлений. Объемные композиционные резисторы С4 имеют прямоугольную форму и предназначены для установки печатных платах. Они обладают высокой теплостойкостью (до 350°С) и имеют небольшие габариты. Недостатком композиционных резисторов является высокий уровень токовых шумов, что объясняется крупнозернистой структурой проводящего материала.

Проволочные постоянные резисторы. Для изготовления этих резисторов используют провод из специальных сплавов, имеющих высокое удельное сопротивление, хорошую теплостойкость и малый температурный коэффициент сопротивления. Эти резисторы обладают очень высокой допустимой мощностью рассеивания (десятки ватт) при относительно небольших размерах, высокой точностью и хорошей температурной стабильностью. Так как резисторы изготавливают путем намотки провода на каркас, то они имеют большую индуктивность и собственную емкость. Для уменьшения индуктивности применяют бифилярную намотку, при которой обмотку резистора выполняют сдвоенным проводом, благодаря чему поля расположенных рядом витков направлены навстречу друг другу и вычитаются. Уменьшение индуктивности достигается также путем намотки на плоский каркас. Недостатком бифилярной намотки является большая собственная емкость. Для получения малых индуктивности и емкости применяют разбивку обмотки на секции, в каждой из которых поочередно меняется направление намотки. Проволочные резисторы значительно дороже тонкопленочных, поэтому применяют их в тех случаях, когда характеристики тонкопленочных резисторов не удовлетворяют предъявляемым требованиям.

Высокочастотные резисторы и резисторы СВЧ. Эти резисторы обладают небольшими собственными индуктивностью и емкостью, что обеспечивается отсутствием спиральной нарезки, но при этом сопротивление не превышает 200 - 300 Ом. Однако это не является недостатком, так как на СВЧ высокие номиналы сопротивлений не применяют. В ряде случаев высокочастотные резисторы изготавливают без проволочных выводов и эмалевого покрытия, что уменьшает паразитную индуктивность и шунтирующее действие диэлектрика. На сверхвысоких частотах применяют резисторы группы С6, способные работать на частотах до 10 ГГц. К категории высокочастотных относятся также резисторы типов: С2-1 1, С2-34, МОН (металлоокисидные незащищенные) и МОУ (металлоокисидные ультравысокочастотные). На высоких частотах находят применение, кроме того, микропроволочные малогабаритные резисторы типа С5-32 Т, имеющие длину 6 мм, диаметр 2,6 мм и паразитную индуктивность не более 0,1 мкГн. Эти резисторы имеют мощность 0,125 Вт и номинальное сопротивление от 0,24 до 300 Ом с точностью 0,5; 1; 2 и 5%.

1.6 Специальные резисторы

К категории специальных резисторов относят резисторы, сопротивление которых зависит от внешних факторов: температуры, освещенности, магнитного поля и т. д.

Резисторы с нелинейной ВАХ

В практике кроме линейных иногда используются термозависимые (терморезисторы) и нелинейные (варисторы) резисторы. Терморезисторы будут рассмотрены нами ниже.

Варисторы - полупроводниковые нелинейные резисторы, сопротивление которых зависит от приложенного к ним напряжения. Варисторы изготавливают путем спекания кристаллов карбида кремния и связующих веществ. В готовой структуре варистора между кристаллами кремния существуют мельчайшие зазоры. Нелинейность появляется из-за явлений, наблюдаемых на поверхностях зерен кристалла, из которого спрессован варистор (автоэлектронная эмиссия из острых углов и граней кристалла; увеличение электропроводимости за счет пробоев оксидных пленок, покрывающих зерна, в сильных электрических полях напряженностью свыше ; микронагрев точек контакта между зернами; наличие р-n - переходов, обусловленных различной электропроводностью отдельных зон, и пр.). При приложении к варистору внешнего напряжения происходит перекрытие этих зазоров, в результате чего сопротивление варистора уменьшается.

Рис.1.17. Вольт - амперные характеристики варисторов.

Рис.1.18. ВАХ обычного варистора.