Параметры резисторов

Параметры резисторов характеризуют эксплуатационные возможности применения конкретного типа резистора в конкретной электрической схеме. Параметры резисторов определяются материалом и конструкцией резистивного элемента.

Номинальное сопротивление R _ном и его допустимое отклонение от номинала ± Δ R являются основными параметрами резисторов. Номиналы сопротивлений обозначены на резисторах или или указаны в документации. Номиналы являются исходными для отсчета отклонений Δ R. Номинальные значения сопротивлений и допустимые отклонения стандартизованы. В России установлено шесть рядов номинальных сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192. Цифра ряда предпочтительных чисел Е указывает количество номинальных значений сопротивлений в диапазоне от 1 до 10, которые согласованы с допустимыми отклонениями (табл.1.1 а, б). Номинальные значения сопротивлений определяются числовыми коэффициентами, входящими в табл.1.1, которые умножаются на 10ⁿ, где п - целое положительное число. Так, например, числовому коэффициенту 1,0 соответствуют резисторы с номинальным сопротивлением, равным 10, 100, 1000 Ом и т.д. Стандартом предусмотрены допуска от ± 0,001 до 30%. Допустимые отклонения от номинала для ряда Е6 составляют ± 20%, для ряда Е12 - ± 10%, для ряда Е24 - ± 5%. Это значит, что резистор с сопротивлением 1,5 к0м из ряда Е12 может обладать сопротивлением в пределах от 1,35 до 1,65 к0м, а тот же резистор из ряда Е6 - в пределах от 1,2 до 1,8 кОм. Прецизионные резисторы имеют отклонения от номинала ±2%; ±1%;±0,5%; ±0,2%; ±0,1%; ±0,05%; ±0,02% и ±0,01%.

Числовые коэффициенты, определяющие номинальные значения сопротивлений, подобраны так, что образуется непрерывная шкала сопротивлений, т.е. максимально возможное сопротивление какого-либо номинала совпадает (или несколько больше) с минимальной величиной сопротивления соседнего номинала.

Таблица 1.1 а. Номинальные значения рядов и допуски по ним

Таблица 1.1 б. Номинальные значения рядов и допуски по ним

Номинальная мощность рассеивания Р_ном – наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать в заданных условиях в течение гарантийного срока службы при сохранении параметров в установленных пределах. Для всех типов резисторов в технических условиях (ТУ) оговариваются указанные зависимости рассеиваемой мощности от температуры окружающей среды. Номинальные мощности стандартизованы и соответствуют ряду: 0,01; 0,025; 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 8; 10; 16; 25; 50; 75 и далее до 1 кВт. Жирным выделены наиболее часто встречающиеся у резисторов номинальные значения мощности рассеяния.

Реальная мощность рассеивания зависит от протекающего тока через резистор и приложенного к резистору напряжения. Следовательно, при увеличении мощности, выделяемой в резисторе, возрастает его температура T_R, что может привести к выходу резистора из строя. Для того чтобы этого не произошло, необходимо уменьшить его температуру, что достигается увеличением размеров резистора. Для каждого типа резистора существует определенная максимальная температура T _max , а следовательно, максимальная рассеиваемая мощность, превышать которую нельзя.

Рабочее напряжение резистора (U) не должно превышать значения, рассчитанного из номинальной мощности (P _H) и номинального значения (R _H)

.

Для каждого типа резистора в ТУ устанавливаются предельные значения рабочего напряжения (см. П. 1).

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры на один градус

[1/град].

Значения начальной (Т ₁) и конечной (Т ₂) температуры, при которых производится измерение сопротивления, указываются в технических условиях. ТКС резисторов может быть как положительным, так и отрицательным. У различных резисторов эта величина лежит в пределах от 0,1·10^-4 до 2000·10^-4 град^-1. Прецизионные резисторы имеют меньший ТКС. Чем меньше ТКС, тем лучшей температурной стабильностью обладает резистор. Значения ТКС часто встречаемых резисторов приведено в приложении П. 2.

Коэффициент напряжения К_н характеризует влияние величины приложенного напряжения в пределах допустимого на сопротивление. Значения К_н не превышают единий процентов.

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.

Помимо тепловых шумов существует токовый шум, который обусловлен дискретной структурой резистивного элемента. При протекании тока возникают местные перегревы, в результате которых изменяются контакты между отдельными частицами токопроводящего слоя и, следовательно, флюктуирует (изменяется) величина сопротивления, что ведет к появлению между выводами резистора дополнительной ЭДС токовых шумов.

Значения ЭДС шумов непроволочных резисторов находится в пределах от долей единиц до сотен микровольт на вольт приложенного напряжения.

Кроме тепловых и токовых шумов переменным резисторам характерны шумы скольжения (вращения), возникающие в динамическом режиме при движения контакта по резистивному элементу. Величина таких шумов может достигать нескольких десятков милливольт.

Резистор, работающий в схемах постоянного тока, всегда рассматривается как активное сопротивление. В схемах переменного тока любой резистор неправильно рассматривать как, элемент, обладающий только активным сопротивлением, определяемым его резистивным элементом. Помимо сопротивления резистивного элемента он имеет собственные (паразитные) емкость, индуктивность и дополнительное сопротивление, проявление которых тем сильнее, чем выше частота работы электронной схемы. Паразитные реактивные параметры учитывают длину, конфигурацию и состав резистивного элемента, электрические свойства защитного покрытия, а также геометрию выводов. Наибольшие значения паразитных параметров принадлежат проволочным резисторам, наименьшие – непроволочным.

Для исследования частотных свойств резисторов применяют схемы замещения (рис. 1.4).

По модели рис.1.4 а можно определить эффективное активное R_ЭФФ и реактивное Х_ЭФФ сопротивления на номинальной частоте сигнала по формулам:

; .

Вместе с тем, для низкоомных непроволочных резисторов (до 300 Ом) емкостью, ввиду ее малости, можно пренебречь, используя модель (рис.1.4 б), а для высокоомных резисторов (более 300 Ом), можно пренебречь индуктивностью.

Если задаться допустимыми значениями эффективного активного сопротивления, то можно определить диапазон частот, в пределах которого эффективное сопротивление не ниже заданного.

.

Конструктивно все резисторы выполняются такими, чтобы снизить паразитные параметры. Пленочные объемные резисторы считаются высокочастотными. Проволочные резисторы способны работать на частотах до сотен килогерц.