Tehnologii de realizare si de montare a rezistoarelor - REZISTOARE FIXE, VARIABILE SI SEMIVARIABILE

Tehnologii de realizare si de montare a rezistoarelor

REZISTOARE FIXE

Rezistoare peliculare

Aceste rezistoare sunt utilizate frecvent in industria electronica datorita pretului de cost mic. Se fabrica trei tipuri de rezistoare peliculare:

• rezistoare cu pelicula de carbon;
• rezistoare cu pelicula de nichel;
• rezistoare cu pelicula de oxizi metalici (cu glazura metalica);

Rezistoarele cu pelicula de carbon

Rezistoarele cu pelicula de carbon se realizeaza la urmatoarele puteri nominale:

0.25 W; 0.5 W; 1 W; 2 W.

Rezistoarele cu pelicula de carbon prezinta o structura conform figurii 3.4.

- suportul izolant, sub forma cilindrica de diverse dimensiuni in functie de puterea nominala a viitorului rezistor. Se realizeaza din materiale ceramice.

- elementul rezistiv, o pelicula de carbon depusa prin piroliza pe suportul izolant. Pentru cresterea valorii rezistentei, pelicula rezistiva, initial sub forma cilindrica, se fileteaza cu discuri abrazive, rezultand in final un element rezistiv spiralat cu efecte asupra cresterii inductantei si capacitatii parazite a viitorului rezistor.

o pelicula de nichel depusa electrochimic la capetele suportului izolant, in scopul realizarii conexiunii terminal - element rezistiv.

zona de lipire, ce realizeaza conexiunea terminalului la pelicula de Ni. Se realizeaza prin lipire cu aliaj Sn-Pb.

- terminal, din Cu cositorit, sub forma cilindrica de diverse diametre.

- elementul de protectie realizat dintr-un lac termorezistent.

- capacel de Nichel.

Rezistoarele cu pelicula de nichel

Rezistoarele cu pelicula de nichel se realizeaza pentru valori nominale mici, intre 1W W

Rezistoarele cu pelicula de oxizi metalici sunt componente profesionale caracterizate prin precizie si stabilitate ridicata, coeficient de variatie cu temperatura scazuta, dimensiunii mici, dar si coeficient de zgomot ridicat.

Rezistoarele cu pelicula de oxizi metalici

Conform figurii 3.5, rezistorul cu glazura metalica este realizat din urmatoarele elemente:

- suportul izolant este realizat din alumina, un material cu o mare rezistenta mecanica, ceea ce permite obtinerea lui sub o forma aproape plana, grosimea fiind relativ mica, iar celelalte dimensiuni sunt proportionale cu puterea nominala a viitorului rezistor.

- elementul rezistiv, format dintr-o pelicula obtinuta prin depunerea serigrafica a unei paste rezistive. Este de forma dreptunghiulara sau palarie. Dupa depunerea serigrafica, tratament termic si alte operatii tehnologice, pelicula rezistiva se ajusteaza la valoarea dorita cu ajutorul unui praf abraziv, adica se inlaturata o anumita portiune din pelicula pana cand se obtine valoarea nominala cu toleranta dorita. Aceasta ajustare are uneori ca efect obtinerea peliculei sub forma de semispirala ceea ce influenteaza comportarea in frecventa a viitorului rezistor.

- pelicula de Ag-Pd, depusa serigrafic in scopul conectarii terminalului la elementul rezistiv.

- ambaza, o placuta de pertinax, utilizata in scopul cresterii rezistentei mecanice a rezistorului. Nu toate rezistoarele sunt prevazute cu ambaza.

- terminal din cupru cositorit, cu diametru de 0,64 mm.

- element de protectie din rasina termodura.

Terminalele se conecteaza la pelicula de Ag - Pd prin lipire cu aliaje Sn - Pb.

Rezistoare bobinate

Rezistoarele bobinate se obtin prin bobinarea unui conductor de inalta rezistivitate (aliaje Cr-Ni, Cu-Ni) pe un suport izolant sub forma cilindrica.

Aceste rezistoare pot fi clasificate, functie de modul cum sunt realizate astfel: cimentate, in corp ceramic si glazurate.

In figura 3.6, rezistorul bobinat cimentat este constituit din:

- suportul izolant, realizat din fibra de sticla, sub forma cilindrica, de diverse dimensiuni;

- element rezistiv, obtinut prin bobinarea unui conductor de Cr-Ni pe suportul izolant;

- element de protectie realizat din ciment siliconic;

- terminal realizat din Cu cositorit;

- capacel din nichel, prin intermediul caruia se conecteaza terminalul la elementul rezistiv. Terminalul este sudat de capacel, iar conexiunea capacel-element rezistiv se realizeaza prin strangere.

Rezistor bobinat in corp ceramic

Se poate observa, in figura 3.7, componenta acestui rezistor bobinat in corp ceramic.

- capacel din nichel, prin intermediul caruia se conecteaza terminalul la elementul rezistiv

- element rezistiv, obtinut prin bobinarea unui conductor de Cr-Ni pe suportul izolant;

- ciment siliconic pentru rigidizarea elementului rezistiv;

- nisip cuartos;

- suportul izolant, realizat din fibra de sticla, sub forma cilindrica, de diverse dimensiuni;

- corp ceramic avand dublu rol: protectia rezistorului impotriva factorilor externi si scaderea rezistentei termice de convectie;

- ciment pentru etansarea la capete a rezistorului;

- terminal realizat din Cu cositorit;

Rezistoarele bobinate glazurate sunt rezistente de puteri mari. Suportul izolant este tubular din ceramica, pe care se bobineaza elementul rezistiv. Terminalele radiale sunt realizate din coliere plate la care se pot atasa cabluri litate flexibile cu papuci la capete.

Rezistente tip SMD

Tehnologiile moderne fac posibile aplicatii cu rezistente a caror gabarit este foarte mic. In acest sens, rezistentele tip SMD - Surface Mounted Devices - au capatat o dezvoltare ascendenta.

Structura constructiva a unui rezistor de tip SMD cu pelicula groasa este prezentata in figura 3.9. ea avand urmatoarele elemente componente:

- suport izolant din alumina;

- pelicula rezistiva groasa;

- pelicula de Ag-Pd;

- capacel de Ni;

- strat de aliaj de lipit (Pb 60%, Sn 40%);

- pelicula de lac electroizolant.

Rezistoare de volum

Rezistoarele de volum sunt realizate dintr-un amestec de material conductor (grafit, negru de fum) si un material izolant de umplutura (talc, bioxid de titan, caolin, etc.).

REZISTOARE VARIABILE SI SEMIVARIABILE

Rezistoarele variabile sau potentiometrele (fig. 3.10) sunt rezistoare a caror rezistenta poate fi variata continuu sau in trepte intre anumite limite, prin deplasarea unui contact mobil, (cursor) pe suprafata elementului rezistiv.

In afara de parametrii electrici proprii fiecarui rezistor, potentiometrele sunt caracterizate de cativa parametri specifici:

- rezistenta reziduala (initiala sau finala), R₀ [W]: este egala cu valoarea maxima admisibila a rezistentei electrice masurate intre iesirea cursorului si unul dintre terminale, cand cursorul se afla la una dintre extremitatile cursei de reglaj;

- rezistenta de contact, R_k, intre cursor si elementul rezistiv;

- precizia reglarii care depinde de materialul rezistiv si de rezistenta de contact dintre cursor si elementul rezistiv;

- legea de variatie a rezistentei, care indica variatia valorii rezistentei electrice R ce trebuie obtinuta la iesirea potentiometrului in functie de pozitia unghiulara sau liniara a cursorului. Legile de variatie uzuale sunt: A - liniar; B - logaritmic; C - invers logaritmic; D - exponential; E - invers exponential; F - dublu logaritmic; S - curba in forma de S, sinusoida, cosinusoida.

REZISTOARE NELINIARE

Pentru rezistoarele fixe sau variabile intre tensiunea U care li se aplica si curentul I care le strabate exista o relatie liniara (legea lui Ohm).

sau .

Rezistoarele neliniare - termistoare, varistoare, fotorezistoare - folosesc proprietatile materialelor semiconductoare pentru a realiza o dependenta neliniara intre tensiune si curent.

Termistoarele sunt rezistoare a caror rezistenta depinde puternic de temperatura.

In functie de modul de variatie al rezistivitatii se obtin: termistoare cu coeficient de temperatura negativ - NTC (rezistenta scade cu cresterea temperaturii) sau pozitiv - PTC (rezistenta creste cu temperatura).

Legile de variatie ale rezistentei cu temperatura sunt exponentiale, astfel:

- pentru termistoarele tip NTC: (3.6)

- pentru termistoarele tip PTC: (3.7) unde:

A, B, C - constante de material;

T - este temperatura in ⁰K.

Varistoarele

Varistoarele sunt rezistoare a caror rezistenta este determinata de tensiunea aplicata la bornele lor.

Relatia curent-tensiune a unui varistor este de forma:

I = K₁ U + K₂ Uⁿ    (3.8)

unde:

K₁, K₂ - constante; n>1.

Relatia (3.8) se poate aproxima de relatiile:

I = K U^a sau U = C I^b (3.9)

unde:

K - constanta ce fixeaza tensiunea de lucru a varistorului si depinde de forma, dimensiunile varistorului si de tehnologia de fabricatie;

a b - coeficienti de neliniaritate.

Fotorezistoarele

Fotorezistoarele sunt rezistente dependente de fluxul luminos si au la baza efectul fotoelectric intern in semiconductoare.

Principalele caracteristici ale fotorezistoarelor sunt:

- rezistenta la intuneric, Ra care reprezinta valoarea rezistentei la iluminarea nula;

- sensibilitatea la fluxul luminos.

LEGEA LUI OHM

In mod experimental, fizicianul german Georg Simion OHM (1787 - 1854), a stabilit, in anul 1827, relatia care exista intre intensitatea curentului electric si tensiunea aplicata unei portiuni de circuit electric.

Ohm a enuntat urmatoarea lege, care-i poarta numele:

Matematic, legea lui Ohm se exprima prin relatia:

In aceasta relatie R este factor de multiplicare si depinde de natura si dimensiunile geometrice ale conductorului. Adica: .

unde: R este rezistenta conductorului electric;

este rezistivitatea electrica (depinde de natura materialului din care este confectionat conductorul);

S este sectiunea conductorului (fig.3.14).

In formula de mai sus, rezistenta electrica se masoara in ohm ], rezistivitatea in Ωm (), lungimea l in m si suprafata S in m²

RETELE DE REZISTOARE

Conectarea rezistentelor

DIVIZORUL DE TENSIUNE

Rezistenta aditionala (fig. 3.15) este o rezistenta electrica de valoare mare care se monteaza in serie cu aparatul de masurat magnetoelectric (sau feromagnetic, electrodinamic, ferodinamic - in cazul curentului alternativ) pe care cade o parte din tensiunea de masurat.

Rezistenta aditionala se determina avand in vedere ca sunt cunoscute uratoarele marimi: domeniul maxim de masurare al voltmetrului, U_V, rezistenta interna a voltmetrului, R_V si tensiunea maxima ce se doreste a fi suportata de voltmetru, U_AB.

Tensiunea la bornele AB va fi data de relatia: U_AB = U_V + U_ad.

Prin impartirea cu U_V, a expresiei de mai sus, se obtine:

Notand cu (n - coeficient de multiplicare), ecuatia devine:

.

Ca atare rezistenta aditionala va fi calculata cu relatia:

Orice aparat analogic de masurat este caracterizat prin marimea rezistentei in ohmi/volt.

Rezistenta in ohmi/volt care caracterizeaza aparatele analogice de masura, este rezistenta necesara pentru a extinde domeniul de masurare cu un volt si este egala cu inversul curentului nominal.

In practica de laborator sunt folosite voltmetre cu mai multe domenii de masurare. Acestea sunt realizate:

cu rezistenta aditionala pentru fiecare interval;

cu rezistente in serie.

Rezistentele aditionale se confectioneaza din manganina si se monteaza in interiorul aparatului, in cazul aparatelor cu limitele 750 - 1000 V; la depasirea acestor domenii, montarea rezistentelor aditionale se face in exteriorul aparatului. Limita de masurare poate fi extinsa si cu ajutorul divizorului de tensiune rezistiv, tensiunile repartizandu-se proportional cu rezistentele divizorului.

DIVIZORUL DE CURENT

Suntul reprezinta rezistenta electrica de valoare mica, care se monteaza in paralel pe aparatul de masurat si prin care trece o parte din curentul de masurat.

Suntul universal este un ansamblu de rezistente conectate intre ele in serie si care se distribuie fie in serie, fie in paralel cu aparatul de masurat in functie de un comutator care schimba domeniile de masurare.

Ampermetrele de laborator si aparatele universale sunt prevazute cu mai multe sunturi, realizand deci mai multe scari. Sunturile (fig. 3.17) se confectioneaza din manganina sub forma de bobine, bare rotunde sau banda; pentru curenti mici (de ordinul zecilor de amperi) acestea se monteaza in interiorul carcasei aparatului, iar pentru curenti mari sunturile se monteaza in exteriorul aparatului. Astfel, sunturile pot fi: interioare, exterioare, individuale, calibrate.

Valoarea suntului se determina in functie de rezistenta interioara a ampermetrului R_A si de raportul n dintre curentul de masurat I_max si curentul ampermetrului I_A.

Se observa ca la bornele ampermetrului (fig. 3.16), caderea de tensiune pe sunt este aceeasi cu tensiunea la bornele ampermetrului: R_A.I_A = R_S.I_S.

Conform teoremei I a lui Kirchhoff, in borna de intrare a ampermetrului este indeplinita relatia: I_max = I_A + I_S.

In aceasta relatie sunt cunoscute numai intensitatile I_max si I_A.

Ca atare putem scrie: I_S = I_max - I_A.

Acelasi curent este obtinut din relatia tensiunilor:

Egaland se obtine relatia:, ecuatie care impartita cu I_A va da: .

Notand cu , raportul de multiplicare (coeficient de multiplicare), ecuatia devine:

,

ca atare rezistenta suntului va fi:

Fig. 3.17. Sunturi

Fise de lucru

FL 3.1. Identificarea valorii rezistoarelor electrice

FL 3.2. Gruparea rezistoarelor

FL 3.3. Masurarea rezistentei electrice