Прецизионные резисторы

14.10.2024

Мы предлагаем вашему вниманию широкий спектр постоянных резисторов, в том числе силовые, прецизионные, делители напряжения, термисторы, а также шунтирующие и резисторы SMD.

У нас представлены только качественные резисторы, которые обладают превосходной долговременной стабильностью, гораздо более жесткими допусками и более точными значениями сопротивления, чем стандартные резисторы.

С чего всё начиналось?

Даже самые первые экспериментаторы в "первобытные времена" электротехники знали, что в их экспериментах всегда был задействован определенный "фактор", который ограничивал "эффект протекания электричества". Однако не было возможности точно измерить ни одну из важных электрических величин (которые сегодня называются "электрический ток" и "электрическое напряжение") и окончательно понять эту взаимосвязь. Георг Симон Ом (1789-1854) на основе своих исследований в области электричества разработал фундаментальную теорию, формулы которой до сих пор широко используются. Так была заложена основа для понимания взаимосвязи между этими величинами: сопротивление просто представляет собой соотношение между напряжением и током. Наконец, значения сопротивления можно было рассчитать, и стало возможным производство компонентов с определенными значениями сопротивления. Это привело к появлению невероятно большого количества конструкций резисторов, основанных на различных резисторных технологиях.

Что такое резистор?

В фундаментальном смысле электрическое сопротивление - это величина, описывающая ток, который пропускает токопроводящий материал при заданном напряжении. Физическую причину этого эффекта можно объяснить следующим образом: беспрепятственному перемещению свободных носителей заряда (электронов) мешают столкновения их с атомами в проводнике, представляющем собой кристаллическую решётку, заполненную «электронным газом».

Слово "резистор" происходит от латинского "resistere", что означает сопротивляться, что довольно точно описывает этот физический эффект. Значение сопротивления указывается в Омах (Ω), символ схемы представляет собой либо прямоугольник с выводами в соответствии с EN60617 (Европейский стандарт), либо имеет форму зигзага в соответствии с ANSI (Американский стандарт).

Электрическое сопротивление в смысле электронного компонента используется для ограничения, измерения, разделения электрических токов и многого другого. В принципе, используемый материал, а также толщина и длина резисторного элемента определяют протекание тока для всех резисторов. Таким образом, простейшим электрическим сопротивлением может быть кусок провода, хотя его величина сопротивления незначительна и обычно ею можно пренебречь при расчете схемы.

Проще говоря, значение сопротивления электрического проводника определяется путем деления электрического напряжения на ток: R = U / I (R... сопротивление; U... напряжение; I... ток) В идеале значение сопротивления должно быть постоянным. Таким образом, оно не меняет своего значения в зависимости от применяемого тока или напряжения: R = U / I = const. Тогда это также называется "омическим" сопротивлением, и это соотношение известно как закон Ома. На практике это обычно считается само собой разумеющимся при расчете схем.

К сожалению, в действительности существуют факторы, которые изменяют значение сопротивления. В основном, это температура, которая оказывает определенное влияние на значение даже у самых лучших резисторов, потому что материалы меняют свое поведение при изменении температуры. Кроме того, существуют шумовые эффекты, которые также затрудняют расчёт электрических цепей. И последнее, но не менее важное: со временем происходит старение материалов и это также необходимо учитывать.

Шумовое поведение резисторов

Тепловой шум в диапазоне ниже мВ с сигналом ровно 10 В.

В основном при работе резисторов существует два типа источников шума:

• тепловой шум
• токовый шум

Тепловой шум / белый шум

​Тепловой шум - это фундаментальный физический эффект, который возникает даже в идеализированном, "теоретическом" компоненте. Он также известен как "белый шум". Эффект усиливается с повышением температуры, и поэтому рекомендуется поддерживать температуру как можно ниже, чтобы свести к минимуму этот шумовой компонент. Шум также не зависит от частоты при работе от переменного напряжения. Белый шум возникает независимо от приложенного напряжения, и напряжение шума может быть рассчитано следующим образом:

UR=(√4∗kb∗(Tc+273.15)∗Δf

kb = 38*10^-23 (постоянная Больцмана)
Tс = температура в ° C
R = значение сопротивления
∆f = полоса пропускания в Гц (рассматриваемый частотный диапазон)

При значении R = 1 МОМ и полосе пропускания ∆f = 20 кГц (диапазон человеческого уха) приводит к напряжению шума около 0,018 мВ или 18 мкВ.
Это значение невелико, но может стать проблемой в приложениях, где необходимо измерять очень слабые сигналы. Особенно в аудиотехнике, этот шум является постоянным спутником разработчиков высококачественных устройств, потому что в основном все, что является электропроводящим, генерирует шум.

Токовый шум

Токовый шум прецизионных резисторов серии NC550

В отличие от белого шума, токовый шум возникает только тогда, когда к резистору фактически приложено напряжение. Ток, протекающий в элементе (желаемый ток), перекрывается шумом тока. Причина эффекта, однако, заключается именно в желаемом токе, поэтому существует зависимость от значения самого желаемого тока. Здесь поведение элемента во многом зависит от используемого материала резистора. Единица измерения текущего шума обычно указывается в мкВ/В (обычно как максимальное значение). Это означает, что это значение можно просто умножить на напряжение, в результате чего получится (максимальный) уровень шума, который можно ожидать. Значения зависят от самой величины сопротивления и обычно повышаются при более высоких их значениях.

Нагрузочная способность и потери мощности резисторов

Кривая снижения мощности прецизионных резисторов серии NC550 от температуры

Тепловое действие электрического тока в резисторе приводит к потерям мощности за счет преобразования электрической энергии в тепловую. Это тепло от резистора необходимо отводить, чтобы компонент не перегревался. Максимальные рабочие температуры компонентов указаны в технических паспортах. Для более сложных моделей можно найти графики, показывающие зависимость максимальной мощности от температуры - кривую снижения мощности. При превышении максимально допустимой рабочей температуры компонент может либо полностью выйти из строя, либо его свойства могут сильно ухудшиться.

При превышении максимально допустимой рабочей температуры компонент может либо полностью выйти из строя, либо его свойства могут сильно ухудшиться. Для резисторов, которые могут рассеивать особенно большое количество энергии, в техническом паспорте содержится информация о том, как должен осуществляться отвод тепла. В некоторых случаях предлагаются радиаторы, которые требуют не только конвекции, но и отвода тепла за счет контакта с другим, бОльшим радиатором. В зависимости от монтажа технические характеристики могут отличаться. Потери мощности резисторов, то есть мощность, преобразуемая в тепло, рассчитываются для постоянного тока:

P (мощность) = U (напряжение) * I (ток).

Для переменного тока используются среднеквадратичные значения тока и напряжения. При выборе компонента настоятельно рекомендуется не подходить слишком близко к указанным пределам мощности. Резистор, работающий на пределе, нагревается, а затем также нагревает окружающую среду, что может оказывать побочное воздействие на другие компоненты. Эти побочные эффекты могут привести к тому, что схема, точно спроектированная с использованием высококачественных компонентов, может потерять все своё преимущество.

Иногда бывает полезно подключить два силовых резистора параллельно, чтобы избежать использования одного более мощного и обычно более дорогого резистора. Если в технических паспортах температура связана с окружающим воздухом, то в качестве эталона следует использовать температуру, которая фактически обтекает компонент (в идеале охлаждающий воздух), а не комнатную температуру вокруг устройства. Здесь значение может быть намного выше. Если, тем не менее, необходимо удовлетворить потребность в более высокой производительности, существуют компоненты, которые могут помочь: некоторые модели резисторов допускают импульсную работу при гораздо более высокой нагрузке в течение короткого времени.

Характеристики старения и стабильности

График стабильности прецизионного резистора мощностью 70 Вт

В принципе, электрические резисторы меняют значение своего сопротивления в течение срока службы без внешних воздействий. Здесь, особенно в начале срока службы, изменения могут быть более значительными, чем позже в процессе эксплуатации. Таким образом, очевидно, что в случае особых требований к стабильности необходимо искусственно состарить резистор ускоренным способом. В случае прецизионных резисторов спецификации обычно содержат графики, показывающие изменение сопротивления при постоянной (заданной) мощности в зависимости от значения сопротивления и времени работы.

Резисторы меняют свои значения при изменении температуры. Эта зависимость общего значения сопротивления от температуры сильно зависит от конструкции резистора и используемого материала. Кроме того, при работе самого резистора выделяется тепло. Поэтому, чтобы свести к минимуму этот эффект, необходимо обеспечить достаточную вентиляцию. Кроме того, рекомендуется не эксплуатировать компоненты с максимально допустимой рассеиваемой мощностью, поскольку особенно в этом случае можно ожидать большого выделения тепла самим компонентом.

Температурный коэффициент (так называемое значение ТКС) задается как мера изменения значения сопротивления. Значение указано в единицах ppm / °C (1 ppm = 1 миллионная часть от номинального значения). Если для резистора указано значение ТКС ±50 ppm / °C, то при изменении температуры на 1 °C сопротивление изменяется с максимальным коэффициентом умножения ±0,000050, т.е. на "50 миллионных" от общего значения. Предположим, что компонент имеет заданное значение сопротивления 1 МОМ. Затем, если температура повышается или понижается на 1 ° C, значение сопротивления может измениться, в соответствии со спецификацией, на 50 Ом меньше или больше.

Силовые резисторы, прецизионные резисторы, делители напряжения или термисторы часто являются очень индивидуальными компонентами. С помощью своей "Резисторной инженерии" Megatron помогает найти конкретные технологии и оптимальное решение для продукта даже в относительно небольших количествах.

Широкий ассортимент резисторов различных типов и видов вы найдете на нашем сайте, перейдя по данной ссылке.