Линейные и нелинейные резистивные сопротивления. Виды резисторов Линейный резистор

А в этой заключительной части познакомимся с нелинейными резисторами .

Относятся к классу саморегулирующихся резисторов, изменяющих свое сопротивление под воздействием внешних электрических или неэлектрических факторов. Благодаря своим специфическим качествам нелинейные резисторы применяются в схемах автоматики, схемах защиты от перенапряжений, в устройствах контроля и регулирования различных величин, в качестве датчиков в измерительных приборах и т.д.

Нелинейными называются резисторы, для которых не выполняется линейная зависимость между током и приложенным к ним напряжением. Наиболее широкое применение в электронике и электротехнике нашли варисторы, терморезисторы, фоторезисторы и тензорезисторы.

1. Тензорезисторы.

Тензорезистор – это резистор, деформация которого вызывает изменение его электрического сопротивления. Тензорезисторы широко применяются в качестве чувствительных элементов тензометрических датчиков , используемых для измерения деформаций, внутренних усилий, перемещений, биений, крутящих моментов, давления и др.

В основе принципа работы тензорезистора лежит явление тензоэффекта , заключающееся в изменении электрического сопротивления проводника при его растяжении или сжатии, изгибе, кручении и сдвига. Однако чаще всего рассматривают линейную деформацию растяжения или сжатия. На рисунке показан тензодатчик, применяемый в конвейерных весах для измерения веса материала.

Тензорезистор представляет собой проводник, выполненный в виде плоской петлеобразной обмотки прямоугольной формы (решетки), к концам которой припаяны (приварены) выводы из медного провода, предназначенные для включения тензорезистора в электрическую цепь. Решетка с помощью специального клея закрепляется на тонкой прямоугольной полоске из бумаги, клеевой или лаковой пленки, служащей для решетки подложкой. С помощью подложки тензорезистор крепится к поверхности тензодатчика или исследуемого объекта.

Проводники для тензорезисторов изготавливают из специальной константановой микропроволоки толщиной 0,025…0,035 мм, тонкой фольги из медноникелевого сплава толщиной 0,01…0,02 мм или же напыляются методом фототравления для получения плёнки металла.

Принцип работы тензорезистора достаточно прост. Для проведения измерений тензорезистор приклеивают к исследуемому объекту, благодаря чему деформация устройства практически точно воспринимается решеткой тензорезистора. В процессе измерения исследуемый объект деформируется, соответственно, и решетка тензорезистора испытывает деформацию растяжения или сжатия, отчего меняется ее поперечное сечение, а значит, и сопротивление.

Отечественной промышленностью выпускаются проволочные , фольговые и полупроводниковые тензорезисторы. На рисунке показан внешний вид фольговых тензорезисторов типа ТКФ, 2ФКП.

На следующем рисунке показан фольговый тензорезистор для измерения трех компонент деформации.

Основными параметрами тензорезисторов являются:

1. Коэффициент тензочувствительности (чувствительность тензорезистора) — характеризует интенсивность изменения сопротивления проводника в зависимости от воздействующей деформации.

2. Номинальное сопротивление , R (Ом) – значение активного сопротивления чувствительного элемента (решетки) тензорезистора. Тензорезисторы выпускаются с номинальным сопротивлением 10…1000 Ом и наиболее распространенными являются величиной 120, 200, 350, 400, 1000 Ом.

3. Предельная деформация , Ɛmax (%) – наибольшее значение деформации в мкм/м (или в %), в отношении которой завод-изготовитель гарантирует надежную работу тензорезистора.

4. Ползучесть , % (ч) – проявляется в виде изменения выходного сигнала при заданном и неизменном значении деформации. Причиной ползучести является упругое несовершенство подложки и клея. Обычно ползучесть тензорезисторов не превышает 0,5 — 1% за первый час после приклеивания и соответственно 1 – 1,5% за 6 часов.

На принципиальных схемах тензорезисторы обозначают основным символом резистора и знаком нелинейного саморегулирования с буквой «Р», обозначающей механическое усилие – давление.

Измерение деформации с помощью тензорезистивных преобразователей является одним из самых сложных в технике электрических измерений из-за малого диапазона изменения сопротивления тензорезистора при воздействии деформации. Изменение сопротивления 100-омного датчика составляет около 0,0002 Ом на деформацию в 1 мкм/м, поэтому для преобразования таких малых изменений питающее напряжение к тензорезистору подводят через мостовую схему, где тензорезистор может быть включен в одно из плеч моста, либо в два плеча, либо мостовая цепь составляется целиком из тензорезисторов.

В зависимости от количества тензорезисторов, включаемых в измерительный мост, возможны три модификации мостовой схемы: «четверть моста», «полумост» и «полный мост».

Тензорезисторы обычно выносятся за пределы измерительного устройства и располагаются на исследуемом объекте, тогда как резисторы, дополняющие мост, как правило, расположены в измерительном устройстве.

2. Терморезисторы.

Терморезистором называют полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется под действием температуры. Резистивный элемент таких резисторов выполнен из полупроводниковых материалов на основе окислов металлов.

Терморезисторы используются для температурной компенсации различных электрических цепей, стабилизации токов и напряжений, в качестве датчиков контроля температуры, в автоматике для регулирования и измерения температуры, в измерителях мощности и т.д.

Основными параметрами терморезисторов является номинальное сопротивление , изменяющееся при определенной температуре, и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), показывающий на какую величину изменяется сопротивление резистора при изменении температуры на 1°С. Также учитывают тепловую инерцию , которая характеризуется постоянной времени, т.е. промежутком времени, в течение которого сопротивление резистора изменится на 63°С при перенесении его из воздушной среды с температурой 0°С в воздушную среду с температурой 100°С.

В зависимости изменения сопротивления от температуры терморезисторы изготавливают с отрицательным и положительным ТКС. Терморезисторы с отрицательным ТКС называют термисторами (NTC), а с положительным – позисторами (PTC). При повышении температуры сопротивление термистора уменьшается , а сопротивление позистора увеличивается .

Нагрев терморезистора осуществляют прямым или косвенным способом.
При прямом нагреве сопротивление резистора изменяется под действием окружающего воздуха или непосредственно проходящим через резистор током. Терморезисторы с прямым нагревом используются для измерения температуры, температурной компенсации положительного ТКС различных электрических цепей, стабилизации токов и напряжений, в качестве предохранителей в схемах защиты от перегрузок по току и напряжению, в качестве переключателей в пусковых устройствах.

Отечественная промышленность выпускает термисторы серии КМТ, ММТ, СТ1-2, СТ1-17, СТ3-6, СТ4-2, ПТ1, ПТ3, ТР1 — ТР4, ТП и т.д., а также позисторы серии СТ5-1, СТ6-1А, СТ10-1, СТ11-1Г, СТ14-3, СТ15-2-220В и т.д.

При косвенном нагреве изменение сопротивления происходит под действием тепла, выделяемого специальным нагревателем. В резисторах косвенного нагрева резистивный и нагревательный элементы размещены в одном корпусе, но гальванически разделены друг от друга. Нагревательным элементом задается температура резистивного элемента и, тем самым, изменяется сопротивление терморезистора. Терморезисторы косвенного нагрева используются в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу терморезистора.

Отечественной промышленностью выпускаются резисторы косвенного нагрева серии ТКП-20, ТКПМ-20, ТКП-50, ТКПМ-50, ТКП-300А, ТКПМ-300А, СТ1-21, СТ1-30, СТ1-31, СТ3-21, СТ3-27, СТ3-31, СТ3-33 и т.д.

На принципиальных схемах терморезисторы изображают в виде нелинейного резистора со знаком температуры «t° ». Условное изображение терморезистора косвенного нагрева обозначается с дополнительным символом подогревателя в виде перевернутой латинской буквой «U».

3. Варисторы.

Варистором называют полупроводниковый резистор, обладающий свойством уменьшения сопротивления полупроводника при увеличении приложенного напряжения.

Варисторы обладают высоким омическим сопротивлением, составляющим сотни мегаом, и включаются в электрическую цепь параллельно питающему напряжению и нагрузке. Они работают в диапазоне напряжений от 4 до 1500 В постоянного или переменного тока и рассчитаны на определенное рабочее напряжение.

Варисторы применяются для защиты электрооборудования от импульсных напряжений и используются в маломощных стабилизаторах, системах автоматической регулировки усиления, в схемах защиты от перегрузок и т.п. Принцип действия варистора заключается в его способности мгновенно понижать свое сопротивление при увеличении или скачках питающего напряжения, а затем также мгновенно его восстанавливать при возвращении напряжения на первоначальный уровень.

Работает варистор следующим образом: в обычном режиме (при отсутствии скачков напряжения) он находится под действием питающего напряжения защищаемого оборудования и проходящий ток через варистор очень мал (менее 1 мА) и варистор никак не влияет на работу защищаемого оборудования.

При скачке питающего напряжения варистор резко уменьшает свое сопротивление до нескольких ом и шунтирует нагрузку, пропуская весь пиковый ток через себя. При этом поглощаемая варистором энергия скачков напряжения рассеивается в виде теплового излучения, и в этот момент через варистор могут кратковременно протекать токи в десятки или тысячи ампер.

Так как варистор обладает большим быстродействием (не более 25 нс), то после прекращения скачков напряжения он быстро восстанавливает свое сопротивление до номинального значения и питающее напряжение опять поступает на оборудование.

При длительном воздействии повышенным напряжением варистор может перегреться и выйти из строя из-за превышения максимально допустимого тока. Геометрические размеры и мощность варистора играют значительную роль, так как общая площадь его поверхности имеет пропорциональное влияние на эффективность рассеивания энергии бросков напряжения и удержание пиковых токов нагрузки без угрозы быть поврежденным. Поэтому на корпусе зарубежных и некоторых отечественных варисторов помимо рабочего напряжения указывают его диаметр в миллиметрах:

Но все же полную информацию о варисторе необходимо смотреть на сайте производителя или в сопроводительной документации, так как производители маркируют их с небольшим отличием.

Основные параметры варисторов:

1. Номинальное рабочее напряжение , Un – классификационное напряжение, при котором через варистор протекает ток 1мА.

2. Максимально допустимое переменное Um~ и постоянное Um= напряжение – величина, при которой варистор включается в работу.

3. Напряжение ограничения — максимальное напряжение между выводами варистора, воздействующее на защищаемое электрооборудование в момент шунтирования его варистором.

4. Допустимая поглощаемая энергия , W (Дж) при воздействии одиночного импульса. От этой величины зависит, как долго может действовать перегрузка с максимальной мощностью без опасности повредить варистор.

5. Емкость , Со , измеренная в закрытом состоянии. При работе ее значение зависит от приложенного напряжения. Когда варистор пропускает пиковый ток, величина емкости падает до нуля.

Расчет рабочего режима варистора сводится к оптимальному выбору значения его классификационного напряжения и допустимой энергии рассеивания. Для ориентировочных расчетов рекомендуется, чтобы рабочее переменное напряжение не превышало Uвх ≤ 0,6Un , а рабочее постоянное напряжение не превышало Uвх ≤ 0,85Un .

Для сети с напряжением 220В 50Гц используют варисторы с классификационным напряжением не ниже 380…430В. Для варистора с классификационным напряжением 430 В при импульсе тока 100 А напряжение будет ограничено на уровне около 600 В.

Для повышения рассеиваемой мощности варисторы включают последовательно или параллельно . При последовательном включении через варисторы протекает одинаковый ток, а общее напряжение разделяется пропорционально их сопротивлениям. В этих же соотношениях разделяется поглощаемая энергия.

При параллельном включении используется последовательно-параллельная схема включения варисторов: варисторы последовательно собираются в столбы, а столбы соединяются параллельно. Затем подбором варисторов добиваются совпадения ВАХ столбов варисторов.

На принципиальных схемах варистор обозначается в виде нелинейного резистора с латинской буквой «U» у излома знака саморегулирования.

Из советских и российских наибольшее применение нашли варисторы серии СН1 (устарели и не выпускаются), СН2 и ВР-1, а из зарубежных, варисторы серии FNR, CNR, TWR, JVR, WMR, HEL, MYG и т.д.

Отечественные варисторы изготавливаются в виде дисков толщиной до 10 мм (в зависимости от классификационного напряжения) и маркируются буквенным и цифровым кодом. Варисторы СН2-1 и ВР-1 имеют проволочные однонаправленные выводы диаметром 0,8 мм (варисторы СН2-1 варианта «в» имеют выводы диаметром 0,6 мм). Варисторы СН2-2 вариант «А» имеют штуцерные выводы с резьбой М5, вариант «Б» имеет массивные выводы, переходящие в шпильки с резьбой М5, вариант «Г» имеет массивные дисковые выводы с резьбой М5, а варианты «В» и «Д» имеют контактные поверхности, покрытые серебром.

Маркировка отечественных варисторов:

1 . Две первые буквы СН и ВР указывают, что это варистор.
2 . Цифра сразу после букв обозначает материал, из которого сделан варистор: СН2 – оксидноцинковые, ВР-1 — оксидноцинковые.
3 . Вторая цифра, написанная через дефис, обозначает тип варистора (1 – дисковые варисторы, 2 – силовые варисторы). У варисторов ВР вторая цифра является типоразмером (габариты).
4 . Буква сразу после второй цифры указывает на вариант варистора (а–д – проволочные выводы; А–Д – силовые выводы).
5 . Третье число является номинальным напряжением (в вольтах).
6 . Четвертое число обозначает допускаемое отклонение от номинального напряжения (в процентах).

Примеры маркировки:

СН2-1а 430В ±10% — оксидноцинковый варистор, дисковый, с проволочными выводами, номинальным напряжением 430 В с допускаемым отклонением ±10%.

ВР-1-1 22В ±10% — оксидноцинковый варистор, дисковый, с проволочными выводами, номинальным напряжением 22 В с допускаемым отклонением ±10%.

Примеры маркировки зарубежных варисторов:

FNR 14 K471 :

FNR – серия или название производителя;
14 — диаметр варистора 14 мм;
K – допускаемое отклонение от номинального напряжения ±10%;
471 – рабочее напряжение 470 В – смотри цифровая маркировка резисторов.

CNR 07D 390K :
CNR — серия или название производителя;
07 — диаметр варистора 7мм;
D – дисковый;
390 — рабочее напряжение 39 В;
K – допускаемое отклонение от номинального напряжения ±10%.

271 KD 14 :
271 — рабочее напряжение 270 В;
K — допускаемое отклонение от номинального напряжения ±10%;
D – дисковый;
14 — диаметр варистора 14 мм.

4. Фоторезисторы.

Фоторезистором называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор, электрическое сопротивление которого зависит от освещенности. Фоторезисторы работают в цепях постоянного и переменного тока, и нашли широкое применение в радио и электротехнике. Их применяют в системах фотоэлектрической автоматике и телемеханике, в промышленной и бытовой электронике и вычислительной технике.

Принцип действия фоторезистора основан на эффекте фотопроводимости полупроводника при его освещении. В результате поглощения полупроводником лучистой энергии образуется дополнительное количество подвижных носителей заряда, вследствие чего улучшается электропроводность полупроводника и, как следствие, уменьшается сопротивление, т.е. возникает дополнительная проводимость, называемая фотопроводностью полупроводника.

Если поверхность полупроводника освещать непрерывно, то его сопротивление снижается, и через фоторезистор начинает течь световой ток . После прекращения освещения восстанавливается прежняя величина проводимости и через неосвещенный фоторезистор течет малый ток, называемый темновым . Разность между световым и темновым током называют фототоком .

Более удобно пользоваться понятием темновое сопротивление , которое определяется, как сопротивление неосвещенного фоторезистора. Для большинства фоторезисторов указывается именно нижний предел темнового сопротивления, величина которого находится в пределах от десятков килоом до нескольких мегаом.

Фоторезистор состоит из диэлектрической подложки , выполненной из стеклянной или керамической пластины, на поверхность которой нанесен тонкий слой металла из золота, серебра или платины. На поверхность металлов нанесен тонкий слой из специального полупроводника, например, из сульфидов свинца, висмута, кадмия и др., свойства которого и определяют параметры фоторезистора. Подложка и полупроводник образуют светочувствительный элемент , который снабжен гибкими выводами для включения в электрическую цепь и расположен так, чтобы на него мог падать свет.

От внешних воздействий фоторезистор защищает слой лака или эпоксидной смолы, пропускающий свет лишь нужной области спектра, а также пластмассовый или металлический корпус. Свет проникает через окошечко в корпусе, расположенное над полупроводниковым слоем.

Отечественная промышленность выпускает фоторезисторы ФСК, ФСД, ФСА, СФ.

На электрических схемах фоторезисторы обозначаются символом резистора, помещенного в круг, к которому направлены две наклонные параллельные стрелки, символизирующие фотоэлектрический эффект. На некоторых современных отечественных и зарубежных схемах круг указывают не всегда.

К основным параметрам фоторезисторов относятся:

1. Темновое сопротивление , Rт – сопротивление фоторезистора в отсутствии падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности.

2. Световое сопротивление , Rc – сопротивление фоторезистора, измеренное через определенный интервал времени после начала воздействия излучения, создающего на нем освещенность заданного значения.

3. Рабочее напряжение , Uраб – постоянное напряжение, приложенное к фоторезистору, при котором обеспечиваются номинальные параметры при длительной его работе в заданных эксплуатационных условиях (гарантирующее продолжительную работу фоторезистора).

4. Удельная чувствительность – отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока и приложенного к нему напряжения.

5. Интегральная чувствительность – определяется как отношение разности токов при освещении и темнового к световому потоку, падающего на резистор при номинальном значении напряжения. Ее величина лежит в пределах от 1000 до 5000 мкА/(лм В).

Кроме указанных параметров, фоторезистор характеризуется также максимальным рабочим напряжением, номинальной мощностью, относительным изменением сопротивления, временем спада фототока при затемнении, а также спектральными характеристиками, показывающими, в какой части спектра фоторезистор имеет наибольшую чувствительность.

Вот и все, что хотел коротко рассказать о нелинейных резисторах .
Удачи!

Литература:

1. В. А. Волгов – «Детали и узлы радио-электронной аппаратуры», Энергия, Москва 1977 г.
2. Ю. А. Овечкин – «Полупроводниковые приборы», Москва «Высшая школа» 1979 г.
3. В. В. Фролов – «Язык радиосхем», Москва «Радио и связь», 1988 г.
4. И. Б. Бондаренко – «Электрорадиоэлементы. 1 часть. Резисторы», Санкт-Петербург 2012 г.
5. Б. А. Глаговский, И. Д. Пивен – «Электротензометры сопротивления», Энергия, Москва 1964 Ленинград.
6. Е. С. Полищук – «Измерительные преобразователи», Киев, Головное издательство издательского объединения «Вища школа», 1981 г.
7. В. А. Мехеда – «Тензометрический метод измерения деформаций», Самара, Издательство СГАУ, 2011 г.

Резисторы относятся к наиболее широко используемым в электронике элементам. Это название давно вышло из узких рамок терминологии радиолюбителей. И для каждого, кто хоть немного интересуется электроникой, термин не должен вызывать непонимание.

Что такое резистор

Наиболее простое определение выглядит так: резистор – это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему через него току. Название элемента происходит от латинского слова “resisto” – “сопротивляюсь”, радиолюбители эту деталь часто так и называют – сопротивление.

Рассмотрим, что такое резисторы, для чего нужны резисторы. Ответы на эти вопросы подразумевают знакомство с физическим смыслом основных понятий электротехники.

Для разъяснения принципа работы резистора можно использовать аналогию с водопроводными трубами. Если каким-либо образом затруднить протекание воды в трубе (например, уменьшив ее диаметр), произойдет повышение внутреннего давления. Убирая преграду, мы снижаем давление. В электротехнике этому давлению соответствует напряжение – затрудняя протекание электрического тока, мы повышаем напряжение в цепи, снижая сопротивление, понижаем и напряжение.

Изменяя диаметр трубы, можно менять скорость потока воды, в электрических цепях путем изменения сопротивления можно регулировать силу тока. Величина сопротивления обратно пропорциональна проводимости элемента.

Свойства резистивных элементов можно использовать в следующих целях:

• преобразование силы тока в напряжение и наоборот;
• ограничение протекающего тока с получением его заданной величины;
• создание делителей напряжения (например, в измерительных приборах);
• решение других специальных задач (например, уменьшение радиопомех).

Пояснить, что такое резистор и для чего он нужен, можно на следующем примере. Свечение знакомого всем светодиода происходит при малой силе тока, но его собственное сопротивление настолько мало, что если светодиод поместить в цепь напрямую, то даже при напряжении 5 В текущий через него ток превысит допустимые параметры детали. От такой нагрузки светодиод сразу выйдет из строя. Поэтому в схему включают резистор, назначение которого в данном случае – ограничение тока заданным значением.

Все резистивные элементы относятся к пассивным компонентам электрических цепей, в отличие от активных они не отдают энергию в систему, а лишь потребляют ее.

Разобравшись, что такое резисторы, необходимо рассмотреть их виды, обозначение и маркировку.

Виды резисторов

Виды резисторов можно разбить на следующие категории:

1. Нерегулируемые (постоянные) – проволочные, композитные, пленочные, угольные и др.
2. Регулируемые (переменные и подстроечные). Подстроечные резисторы предназначены для настройки электрических цепей. Элементы с переменным сопротивлением (потенциометры) применяются для регулировки уровней сигнала.

Отдельную группу представляют полупроводниковые резистивные элементы (терморезисторы, фоторезисторы, варисторы и пр.)

Характеристики резисторов определяются их назначением и задаются при изготовлении. Среди ключевых параметров:

1. Номинальное сопротивление. Это главная характеристика элемента, измеряется в омах (Ом, кОм, МОм).
2. Допустимое отклонение в процентах от указанного номинального сопротивления. Означает возможный разброс показателя, определяемый технологией изготовления.
3. Рассеиваемая мощность – предельная мощность, которую резистор может рассеивать при долговременной нагрузке.
4. Температурный коэффициент сопротивления – величина, показывающая относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1°С.
5. Предельное рабочее напряжение (электрическая прочность). Это максимальное напряжение, при котором деталь сохраняет заявленные параметры.
6. Шумовая характеристика – степень вносимых резистором искажений в сигнал.
7. Влагостойкость и термостойкость – максимальные значения влажности и температуры, превышение которых может привести к выходу детали из строя.
8. Коэффициент напряжения. Величина, учитывающая зависимость сопротивления от приложенного напряжения.

Это полупроводниковые приборы с двумя выводами, обладающие зависимостью электрического сопротивления от параметров среды – температуры, освещенности, напряжения и др. Для изготовления таких деталей используют полупроводниковые материалы, легированные примесями, тип которых определяет зависимость проводимости от внешнего воздействия.

Существуют следующие типы полупроводниковых резистивных элементов:

1. Линейный резистор. Изготовленный из слаболегированного материала, этот элемент имеет малую зависимость сопротивления от внешнего воздействия в широком диапазоне напряжений и токов, чаще всего он применяется в производстве интегральных микросхем.
2. Варистор – элемент, сопротивление которого зависит от напряженности электрического поля. Такое свойство варистора определяет сферу его применения: для стабилизации и регулирования электрических параметров устройств, для защиты от перенапряжения, в других целях.
3. Терморезистор. Эта разновидность нелинейных резистивных элементов обладает способностью изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Существует два типа терморезисторов: термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры, и позистор, чье сопротивление растет вместе с температурой. Терморезисторы применяются там, где важен постоянный контроль над температурным процессом.
4. Фоторезистор. Сопротивление этого прибора меняется под воздействием светового потока и не зависит от приложенного напряжения. При изготовлении используется свинец и кадмий, в ряде стран это послужило поводом для отказа от применения этих деталей по экологическим соображениям. Сегодня фоторезисторы уступают по востребованности фотодиодам и фототранзисторам, применяемым в аналогичных узлах.
5. Тензорезистор. Этот элемент устроен так, что способен менять свое сопротивление в зависимости от внешнего механического воздействия (деформации). Используется в узлах, преобразующих механическое воздействие в электрические сигналы.

Такие полупроводниковые элементы, как линейные резисторы и варисторы, характеризуются слабой степенью зависимости от внешних факторов. Для тензорезисторов, терморезисторов и фоторезисторов зависимость характеристик от воздействия является сильной.

Полупроводниковые резисторы на схеме обозначаются интуитивно понятными символами.

Резистор в цепи

На российских схемах элементы с постоянным сопротивлением принято обозначать в виде белого прямоугольника, иногда с буквой R над ним. На зарубежных схемах можно встретить обозначение резистора в виде значка “зигзаг” с аналогичной буквой R сверху. Если для работы прибора важен какой-либо параметр детали, на схеме принято его указывать.

Мощность может обозначаться полосками на прямоугольнике:

• 2 Вт – 2 вертикальные черты;
• 1 Вт – 1 вертикальная черта;
• 0,5 Вт – 1 продольная линия;
• 0,25 Вт – одна косая линия;
• 0,125 Вт – две косые линии.

Допустимо указание мощности на схеме римскими цифрами.

Обозначение переменных резисторов отличается наличием дополнительной над прямоугольником линии со стрелкой, символизирующей возможность регулировки, цифрами может быть указана нумерация выводов.

Полупроводниковые резисторы обозначаются тем же белым прямоугольником, но перечеркнутым косой линией (кроме фоторезисторов) с буквенным указанием типа управляющего воздействия (U – для варистора, P – для тензорезистора, t – для терморезистора). Фоторезистор обозначается прямоугольником в круге, к которому направлены две стрелки, символизирующие свет.

Параметры резистора не зависят от частоты протекающего тока, это означает, что данный элемент одинаково функционирует в цепях постоянного и переменного тока (как низкой, так и высокой частоты). Исключением являются проволочные резисторы, которым свойственна индуктивность и возможность потери энергии вследствие излучения на высоких и сверхвысоких частотах.

В зависимости от требований к свойствам электрической цепи резисторы могут соединяться параллельно и последовательно. Формулы для расчета общего сопротивления при разном соединении цепей существенно отличаются. При последовательном соединении итоговое сопротивление равно простой сумме значений входящих в цепь элементов: R = R1 + R2 +… + Rn.

При параллельном соединении для вычисления суммарного сопротивления необходимо сложить величины, обратные значениям элементов. При этом получится значение, также обратное итоговому: 1/R = 1/R1+ 1/R2 + … 1/Rn.

Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов будет ниже наименьшего из них.

Номиналы

Существуют стандартные значения сопротивлений для резистивных элементов, называемые “номинальным рядом резисторов”. В основу подхода при создании этого ряда положено следующее соображение: шаг между значениями должен перекрывать допустимую величину отклонения (погрешность). Пример – если номинал элемента 100 Ом, а допустимое отклонение 10%, то следующее значение в ряду будет 120 Ом. Такой шаг позволяет избежать лишних значений, поскольку соседние номиналы вместе с разбросом погрешности практически перекрывают весь диапазон значений между ними.

Выпускаемые резисторы объединяются в серии, отличающиеся по допускам. Для каждой серии составлен свой номинальный ряд.

Отличия между сериями:

• Е 6 – допуск 20%;
• E 12 – допуск 10%;
• E 24 – допуск 5% (бывает 2%);
• Е 48 – допуск 2%;
• E 96 – допуск 1%;
• E 192 – допуск 0,5% (бывает 0,25%, 0,1% и ниже).

Самая широко распространенная серия Е 24 включает в себя 24 номинала сопротивлений.

Маркировка

Размер резистивного элемента напрямую связан с его мощностью рассеивания, чем она выше, тем крупнее габариты детали. Если на схемах легко указать любое численное значение, то маркировка изделий бывает затруднена. Тенденция миниатюризации в производстве электроники вызывает необходимость использования элементов все меньших размеров, что повышает сложность как нанесения информации на корпус, так и ее прочтения.

Для облегчения идентификации резисторов в российской промышленности применяют буквенно-цифровую маркировку. Сопротивление обозначается так: цифрами указывают номинал, а букву ставят либо за цифрами (в случае десятичных значений), либо перед ними (для сотен). Если номинал менее 999 Ом, то число наносится без буквы (или могут стоять буквы R либо Е). Если же значение указано в кОм, то за числом ставится буква К, букве М соответствует значение в МОм.

Номиналы американских резисторов обозначаются тремя цифрами. Первые две из них предполагают номинал, третья – количество нулей (десятков), добавляемых к значению.

При роботизированном производстве электронных узлов нанесенные символы нередко оказываются на той стороне детали, которая обращена к плате, это делает прочтение информации невозможным.

Цветовая маркировка

Чтобы информация о параметрах детали оставалась читаемой с любой стороны, применяют цветовую маркировку, краска при этом наносится кольцевыми полосами. Каждому цвету соответствует свое численное значение. Полосы на деталях размещаются ближе к одному из выводов и читаются от него слева направо. Если из-за малого размера детали невозможно сместить цветовую маркировку к одному выводу, то первая полоса делается шириной в 2 раза больше, чем остальные.

Элементы с допустимой погрешностью в 20% обозначают тремя линиями, для погрешности 5-10% используют 4 линии. Самые точные резисторы обозначаются с помощью 5-6 линий, первые 2 из них соответствуют номиналу детали. Если полос 4, то третья говорит о десятичном множителе для первых двух полос, четвертая линия означает точность. Если полос 5, то третья из них – третий знак номинала, четвертая – степень показателя (количество нулей), а пятая – точность. Шестая линия означает температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

В случае четырехполосной маркировки последними всегда идут золотая или серебряная полосы.

Все обозначения выглядят сложно, но умение быстро читать маркировку приходит с опытом.

. Удельное сопротивление такого полупроводника мало зависит от напряжённости электрического поля и плотности электрического тока . Поэтому сопротивление линейного резистора практически постоянно в широком диапазоне изменения напряжений и токов. Линейные резисторы нашли широкое применение в интегральных микросхемах .

Литература

• Основы промышленной электроники : Учебник для вузов/В. Г. Герасимов, О. М. Князьков, А. Е. Краснопольский, В. В. Сухоруков; Под ред. В. Г. Герасимова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1978.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Линейный резистор" в других словарях:

линейный резистор - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear resistor …

линейный переменный резистор - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear pot … Справочник технического переводчика

ГОСТ 16110-82: Трансформаторы силовые. Термины и определения - Терминология ГОСТ 16110 82: Трансформаторы силовые. Термины и определения оригинал документа: 8.2. Аварийный режим трансформатора Режим работы, при котором напряжение или ток обмотки, или части обмотки таковы, что при достаточной… …

- (фр. attenuer смягчить, ослабить) устройство для плавного, ступенчатого или фиксированного понижения интенсивности электрических или электромагнитных колебаний, как средство измерений является мерой ослабления электромагнитного… … Википедия

В статье описаны некоторые типовые применения интегральных операционных усилителей (ОУ) в аналоговой схемотехнике. На рисунках использованы упрощенные схемотехнические обозначения, поэтому следует помнить, что несущественные детали (соединения с… … Википедия

ГОСТ Р 52002-2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий - Терминология ГОСТ Р 52002 2003: Электротехника. Термины и определения основных понятий оригинал документа: 128 (идеальный электрический) ключ Элемент электрической цепи, электрическое сопротивление которого принимает нулевое либо бесконечно… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

- (сокр. РКСУ) комплекс электромеханического оборудования, предназначенного для регулирования тока в обмотках тяговых электродвигателей (ТЭД) подвижного состава метрополитена, трамвая, троллейбуса и железных дорог. Содержание 1 Принцип действия … Википедия

Реостатно контакторная система управления (сокр. РКСУ) комплекс электромеханического оборудования, предназначенного для регулирования тока в обмотках тяговых электродвигателей (ТЭД) подвижного состава метрополитена, трамвая и троллейбуса.… … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Стабилизатор. Стабилизатор напряжения преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного… … Википедия

Определение 1

Резистор - пассивный элемент электрических цепей, который обладает определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока и др.

Резисторы являются одними из наиболее распространенных компонентов в электрических цепях, большинство электронных устройств содержат их в большом количестве. Практические резисторы как дискретные компоненты могут состоять из различных соединений и форм. Резисторы также реализованы в интегральных схемах. Они изготовлены из различных химических веществ в виде компактных элементов, или в некоторых случаях - из витого проводника с большим удельным сопротивлением.

Замечание 1

Единица измерения электрического сопротивления резистора Ом, названная в честь немецкого физика Георга Симона Ома.

Типы резисторов

Существуют два основных типа резисторов.

• Линейные резисторы
• Нелинейные резисторы

Линейные резисторы.

Эти резисторы, у которых значения изменяются с приложенным напряжением и температурой, называются линейными резисторами. Другими словами, резистор, значение тока, которого прямо пропорционально приложенному напряжению известен как линейный резистор.

Замечание 2

Линейные резисторы делятся на фиксированные резисторы и переменные резисторы.

Фиксированные резисторы

Фиксированные резисторы на сегодняшний день, наиболее широко используемый тип резисторов. Они используются в схемах электроники, чтобы поставить правильные условия в цепи. Их значения определяются на этапе проектирования схемы, и они никогда не изменяются.

Фиксированные типы резисторов

Есть целый ряд различных типов фиксированных резисторов. На основе состава резисторы могут быть классифицированы следующим образом:

Углеродные композиционные резисторы

Типичный фиксированный резистор выполнен из смеси гранулированного или измельченного углерода или графита, изоляционного наполнителя, или смоляного связующего. Отношение изоляционного материала определяет фактическое сопротивление резистора. Изолирующий порошок, выполнен в виде стержней, и есть две металлические крышки на обоих концах стержня.

Есть два проводника на обоих концах резистора для соединения устройств в цепи с помощью пайки. Пластиковый слой покрывает стержни с различными цветовыми кодами (печатными буквами), которые обозначают величину сопротивления.

Проволочный резистор

Проволочный резистор выполнен из изоляционного сердечника или стержня, обернутый вокруг резистивной проволоки. Сопротивление проволоки представляет собой, как правило, вольфрам, манганин, нихром или хромовый сплав никеля или никель и изолирующий сердечник выполнен из фарфора, бакелита или керамического материала глины.

Тонкопленочные резисторы

В основном, все тонкие пленочные резисторы выполнены из высококачественного керамического стержня и резистивного материала. Очень тонкий проводящий слой материала накладывается на изолирующий стержень, пластину или трубку, которая сделана из высококачественного керамического материала или стекла.

Переменные резисторы

Как видно из названия, эти резисторы, значения которых могут быть изменены с помощью ручки, винта или вручную с помощью правильного метода. В этих типах резисторов, есть подвижная ручка, которая соединена с валом, и значение сопротивления можно изменить путем поворота рычага. Они используются в радиоприемниках для управления громкостью звука.

Примеры таких резисторов:

• Потенциометры
• Реостаты
• Триммеры

Нелинейные резисторы

Известно, что нелинейные резисторы это резисторы, где ток, протекающий, через них не изменяется в соответствии с законом Ома, но, изменяется при изменении температуры или приложенного напряжения.

• Варисторы - сопротивление зависит от приложенного напряжения;
• Терморезисторы - сопротивление зависит от температуры;
• Фоторезисторы - сопротивление зависит от освещённости;
• Тензорезисторы - сопротивление зависит от деформации резистора;
• Магниторезисторы - сопротивление зависит от величины магнитного поля.

Полупроводниковый резистор - это прибор с двумя выводами, электрическое сопротивление которого зависит от управляющих воздействий: напряжения, температуры, освещения и т.д. В полупроводниковых резисторах применяется полупроводниковый материал, равномерно легированный примесями. Тип примеси и конструкция резистора определяют функциональные свойства резистора. Существует следующая классификация полупроводниковых резисторов: линейные резисторы, варисторы, тензорезисторы, фоторезисторы и терморезисторы, в свою очередь разделяющиеся на термисторы и позисторы.

Линейный резистор имеет постоянное сопротивление в широком диапазоне токов и напряжений. Изготавливается из слаболегированного кремния или арсенида галлия. Линейные резисторы обладают более высокой термостойкостью чем обычные, работают на частотах до 100 МГц. Наиболее широко используемые типы полупроводниковых резисторов: МОН, МОУ, С2‑1. Главная область применения линейных полупроводниковых резисторов - интегральные микросхемы.

Варистор - это полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. Имеет нелинейную вольтамперную характеристику. Изготавливается из карбида кремния. Основной параметр варистора - коэффициент нелинейности:

где - статическое сопротивление,

Динамическое сопротивление.

Практические значения K нел, находятся в пределах 2–6. Кроме того, варисторы характеризуются следующими параметрами: классификационным напряжением U кл, классификационным током I кл, мощностью рассеивания P max , температурным коэффициентом тока.

На высоких частотах наблюдается гистерезис вольтамперной характеристики, причем с ростом частоты ширина петли гистерезиса увеличивается (рис. 1.6). Промышленность выпускает несколько типов варисторов (СН-1-1, СН-1-2, СН-2-1, СНI-2-2, СН1-3), отличающихся параметрами и конструкцией. Для примера приведем параметры варистора СН1-1: Uкл =560–1500 В; Iкл =10 мА; K нел = 3,5–4,5; P max = l Вт; a =7·10 -3 1/°C.

Варисторы используют для регулирования электрических и механических величин, в стабилизаторах напряжения и тока, в преобразователях частоты, для защиты от перенапряжений и т.п.

Тензорезистор - это полупроводнико­вый резистор, в котором используется связь электрического сопротивления с механической деформацией. Иногда кроме термина "тензорезистор" (тензо - растягивать) самостоятельно применяют термин "пьезорезистор" (пьезо - сжимать). Изготавливается из легиро­ванного кремния p- и n-типа. Основная характеристика - деформационная, представляющая собой зависимость относительного изменения сопротивления DR/R от относительной деформации Dl/l (рис. 1.7). Кроме того, тензорезисторы характеризуются номинальным значением сопротивления R ном = (100-500) Ом и коэффициентом тензочувствительности , значения которого для различных тензорезисторов лежат в пределах от –150 до +150. Конструктивно представляют собой пластинки и пленки. Используются как датчики деформаций, в микрофонах. Следует отметить, что гораздо более высокой чувствительностью к деформациям обладают тензодиоды, у которых коэффициент тензочувствительности достигает нескольких тысяч.

Фоторезистор - полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от освещенности. Полупроводник, поглощая лучистую энергию, образует дополнительные носители зарядов (фототок). Основная схема включения фоторезистора предполагает наличие источника питания Е и приведена на рис. 1.8. Без освещенности сопротивление фоторезистора велико и через него течет слабый теневой ток, обусловленный наличием в неосвещенном полупроводнике некоторого количества свободных носителей заряда. При освещении фоторезистора ток в цепи существенно возрастает за счет увеличения концентрации зарядов. Ток, вызванный освещением, называется световым током или фототоком.

Энергетическая характеристика фоторезистора показывает зависимость фототока I ф от светового потока Ф. Рис 1.9 показывает, что эта характеристика нелинейна в области больших световых потоков. Вольтамперные характеристики фоторезисторов линейные, однако, при повышенных напряжениях линейность может нарушаться (рис. 1.10). Фототок зависит также от спектрального состава светового потока. Зависимость относительного значения фототока от длины волны излучения при световом потоке определяет спектральную характеристику прибора. Для различных полупроводниковых материалов максимум чувствительности приходится на различные участки спектра. Спектральные свойства фоторезисторов принято характеризовать длиной волны l max , соответствующей максимуму чувствительности, и порогом фотоэффекта, равным длине волны l 0 , при которой чувствительность составляет 1% от максимальной. На рис. 1.11 показана спектральная характеристика фоторезистора из сульфида кадмия.

Фоторезисторы обладают значитель­ной инерционностью, обусловленной вре­менем генерации и рекомбинации электро­нов и дырок, происходящих при изменении освещенности. Время установления стацио­нарного значения фототока называют вре­менем фотоответа. Оно определяет макси­мально допустимую частоту модуляции светового потока. Для большинства фото­резисторов на частоте модуляции света 1 кГц наблюдается существенное уменьшение чувствительности. Фоторезисторы из селени­стого свинца могут работать при частотах по­рядка 10 кГц без заметного снижения чувст­вительности.

Фоторезисторы характеризуются сле­дующими основными параметрами: темновым сопротивлением R (10 2 –10 9 Ом), рабочим напряжением U p (10–100 В), чувст­вительностью к свету S (до 20 А/лм). Все эти параметры существенно зависят от температуры.

Достоинства фоторезисторов: высокая чувствительность, малые габа­риты, возможность включения в цепь постоянного и переменного тока, при­менимость как в видимой, так и в инфракрасной области спектра.

Используются в различных преобразователях в качестве датчиков све­товых потоков.

Терморезистор меняет свое сопротивление в зависимости от темпера­туры. Замеряя его сопротивление можно определить его температуру.

Используется как термометр. У термисторов сопротивление с ростом температуры падает, а у позисторов в рабочем диапазоне - растет. Темпера­турная характеристика для различных терморезисторов различна (рис. 1.12). Для большинства термисторов зависимость сопротивления от температуры выражается аналитически экспонентой:

где K - коэффициент, определяемый конструкцией резистора, b - ко­эффициент, определяемой концентрацией примеси в полупроводнике, Т - температура по Кельвину.

Основным параметром терморезистора является температурный коэф­фициент сопротивления

который выражает процентное изменение сопротивления терморезистора при изменении температуры на 1°С.

Источником температуры может служить как внешняя среда, так и те­пло, выделяемое в самом терморезисторе при прохождении тока. Терморези­сторы в зависимости от способа управления температурой изготавливаются с прямым или косвенным подогревом.

В терморезисторе с прямым подогревом нагрев происходит под влия­нием проходящего через резистор тока. В терморезисторах с косвенным по­догревом используется дополнительная нагревательная обмотка.

Серийно выпускаемые термисторы имеют температурный коэффици­ент сопротивления в пределах от –0,3 до –0,66. Позисторы могут иметь зна­чения температурного коэффициента на крутом участке температурной ха­рактеристики, доходящие до 50.

В электрической цепи терморезистор ведет себя как обыкновенный ре­зистор, но его сопротивление зависит от температуры среды и от величины проходящего тока. Обладает большой тепловой инерционностью. Тепловая инерционность характеризуется постоянной времени t - временем, в тече­ние которого температура изменится на 63% от начальной.

Конструктивно терморезисторы выполняются в виде дисков, шайб, бу­син и стержней.

Терморезисторы характеризуются следующими паспортными парамет­рами: номинальным сопротивлением, температурным коэффициентом сопротивления a, рассеиваемой мощностью P max , постоянной времени t, допустимым диапазоном температур и теплоемкостью С - количеством тепла, которое нужно сообщить резистору, чтобы нагреть его на 1°С.

Терморезисторы изготавливаются из оксидов металлов (меди, марганца, кобальта) и их смеси. Позисторы изготавливаются из титанат-бариевой керамики с примесью редкоземельных элементов. Область применения терморезисторов: измерение и регулирование температуры, термокомпенсация различных элементов электрических цепей, измерение мощности высокочастотных колебаний и лучистой энергии, в качестве регулируемых бесконтактно резисторов.

Полупроводниковые болометры состоят из двух терморезисторов и служат для дистанционного контроля и измерения оптического (инфракрасного) и электромагнитного излучения. Один терморезистор облучается контролируемым излучением и измеряет его мощность, а второй компенсирует влияние температуры окружающей среды.

Датчики Холла , строго говоря, не являются резисторами, но, как и полупроводниковые резисторы используют однородный полупроводниковый материал. Принцип их действия основан на использовании эффекта Холла. Он заключается в том, что если через некоторые полупроводниковые материалы n-типа пропустить ток при воздействии на образец поперечного магнитного поля, то электроны смещаются к боковым граням образца, на которых возникает Э.Д.С. Холла:

где U н - Э.Д.С Холла;

R н - постоянная Холла;

I - ток через образец полупроводника;

B - индукция магнитного поля;

d - толщина образца.

Для изготовления датчиков Холла применяют селенид и телурид ртути, сурьмянистый индий. Конструктивно выполняется в виде пластин и пленок. Имеет большое внутреннее электрическое сопротивление, обладает высокой чувствительностью к магнитному полю в большом диапазоне частот.

Используется в качестве датчиков магнитных полей, особенно в тонких зазорах магнитопроводов электрических аппаратов и машин.