101 rezistorů

Co je rezistor?

Rezistor je nejběžnější a nejznámější pasivní elektrickou součástkou. Rezistor klade odpor nebo omezuje tok elektrického proudu v obvodu. Rezistory mají mnoho využití: používají se ke snížení napětí, omezení proudu, zeslabení signálů, působí jako ohřívače nebo jako pojistky, zajišťují elektrické zatížení a dělí napětí.

Úvod

V tomto článku 101 rezistorů je uveden přehled typů rezistorů a běžné terminologie, pak pokračujeme souhrnem produktů rezistorů a různých technologií.

Co je to Ohmův zákon?

Ohmův zákon je jednoduchá rovnice, která ukazuje vztah mezi odporem, napětím a proudem v kovovém drátu nebo jiném typu odporového materiálu. Matematicky je Ohmův zákon zapsán jako:

kde I je proud (ampéry), V je napětí a R je odpor.

Ohmův zákon může také ukázat vztah mezi odporem, napětím a výkonem pomocí následující rovnice:

kde P je výkon (watty), V je napětí a R je odpor.

Typy rezistorů

Pevné rezistory

Pevný rezistor je takový, v němž nelze hodnotu jeho odporu měnit.

Variabilní rezistory

Variabilní rezistor je rezistor, jehož hodnotu lze upravit otáčením hřídele nebo posunutím ovladače. Nazývají se také potenciometry nebo reostaty a umožňují ruční změnu odporu zařízení.

Nelineární rezistory

Nelineární rezistor je rezistor, který má odpory, které se výrazně liší podle aplikovaného napětí, teploty nebo světla. Mezi typy nelineárních rezistorů patří varistory, termistory a fotorezistory.

Běžná terminologie v oblasti rezistorů

Hodnota kritického odporu

Maximální jmenovitá hodnota odporu, při které lze rezistor zatížit jmenovitým výkonem bez překročení maximálního pracovního napětí. Jmenovité napětí se rovná maximálnímu pracovnímu napětí při kritické hodnotě odporu.

Ztrátová křivka

Křivka, která vyjadřuje vztah mezi okolní teplotou a maximální hodnotou nepřetržitě zatížitelného výkonu při teplotě, která je obecně vyjádřena v procentech.

Dielektrické výdržné napětí

Jmenovité napětí, které lze aplikovat na určený bod mezi odporovým prvkem a vnějším povlakem nebo odporovým prvkem a montážním povrchem, aniž by došlo k proražení dielektrika.

Maximální přepětí

Maximální hodnota napětí, které lze krátkodobě aplikovat na rezistory při testu přetížení. Obvykle je aplikované napětí v testu krátkodobého přetížení 2,5krát větší než jmenovité napětí. Nemělo by však překročit maximální přepětí.

Maximální pracovní napětí (nebo maximální napětí omezujícího prvku)

Maximální hodnota stejnosměrného nebo střídavého napětí (RMS), kterou lze nepřetržitě aplikovat na rezistory nebo prvky. Maximální hodnota aplikovatelného napětí je však jmenovité napětí při kritické hodnotě odporu nebo nižší.

Šum

Šum je nežádoucí střídavý signál z rezistoru. Odporový šum může mít škodlivý účinek na signály nízké úrovně, zesilovače náboje, zesilovače s vysokým ziskem a další aplikace citlivé na šum. V aplikacích, které jsou citlivé na šum, je nejlepší použít typy rezistorů s nízkým nebo minimálním šumem.

Jmenovitý výkon

Hodnocení výkonu je založeno na fyzické velikosti, přípustné změně odporu během životnosti, tepelné vodivosti materiálů, izolačních a odporových materiálech a okolních provozních podmínkách. Nejlepších výsledků dosáhnete použitím rezistorů s největších fyzickou velikostí při nižší než jejich maximální jmenovité teplotě a výkonu.

Jmenovitá okolní teplota

Maximální okolní teplota, při které je možné rezistory nepřetržitě používat s předepsaným jmenovitým výkonem. Jmenovitá teplota okolí se vztahuje na teplotu kolem rezistorů uvnitř zařízení, nikoli na teplotu vzduchu mimo zařízení.

Běžná terminologie v oblasti rezistorů

Jmenovitý výkon

Maximální množství energie, kterým lze nepřetržitě zatěžovat rezistor při jmenovité okolní teplotě. Síťové produkty a produkty polí mají jmenovitý výkon jak na pouzdro, tak na prvek.

Jmenovité napětí

Maximální hodnota stejnosměrného nebo střídavého napětí (RMS), kterou lze nepřetržitě aplikovat na rezistory při jmenovité okolní teplotě.

Spolehlivost

Spolehlivost je pravděpodobnost, že rezistor (nebo jakékoli jiné zařízení) bude plnit požadovanou funkci. Existují dva způsoby, jak definovat spolehlivost. Jedním z nich je střední doba mezi poruchami (MTBF) a druhým chybová četnost za 1 000 hodin provozu. Oba tyto způsoby hodnocení spolehlivosti je třeba určit pomocí konkrétní skupiny testů a definicí konce životnosti zařízení, jako je maximální změna odporu nebo katastrofické selhání (zkrat nebo rozpojení). K dosažení této chybové četnosti se používají různé statistické studie a testují se velké vzorky při maximální jmenovité teplotě se jmenovitým zatížením po dobu až 10 000 hodin (24 hodin denně po dobu přibližně 13 měsíců). Spolehlivost je obecně vyšší při nižších úrovních výkonu.

Tolerance rezistoru

Tolerance rezistoru je vyjádřena jako odchylky od nominální hodnoty v procentech a obvykle se měří při 25 °C. Hodnota rezistoru se také mění s aplikovaným napětím (VCR) a teplotou (TCR). U sítí se absolutní tolerance rezistoru vztahuje k celkové toleranci sítě. Poměrová tolerance se vztahuje ke vztahu jednotlivých rezistorů k ostatním v pouzdru.

Stabilita

Stabilita je změna odporu s časem při určitém zatížení, úrovni vlhkosti, namáhání nebo okolní teplotě. Když jsou tato namáhání minimalizována, je stabilita tím lepší.

Teplotní koeficient rezistoru (TCR, také známý jako RTC)

TCR je vyjádřen jako změna odporu v ppm (0,000 1%) s každým stupněm Celsia změny teploty. TCR je obvykle uváděn při teplotě +25 °C a mění se se zvyšováním (nebo snižováním) teploty. Rezistor s TCR 100 ppm/°C se změní o 0,1 % při změně o 10 °C a o 1 % při změně o 100 °C. V kontextu odporové sítě se hodnota TCR nazývá absolutní TCR v tom, že definuje TCR konkrétního prvku rezistoru. Termín sledování TCR označuje rozdíl v TCR mezi každým konkrétním rezistorem v síti.

Teplotní hodnocení

Teplotní hodnocení je maximální přípustná teplota, při které lze rezistor použít. Obecně se definuje se dvěma teplotami. Například rezistor může být dimenzován na plné zatížení až do +70 °C a snížen až na nulové zatížení při +125 °C. To znamená, že s určitými přípustnými změnami odporu během životnosti rezistoru může být provozován při +70 °C a jmenovitém výkonu. Může být také provozován při teplotách vyšších než +70 °C, pokud je zatížení sníženo, ale v žádném případě by teplota neměla překročit konstrukční teplotu +125 °C s kombinací okolní teploty a vlastního ohřevu v důsledku aplikovaného zatížení.

Napěťový koeficient odporu (VCR)

Napěťový koeficient je změna odporu s aplikovaným napětím. Je zcela odlišný a při aplikování napájení se přičítá k účinkům samovolného zahřívání. Rezistor s VCR 100 ppm/V se změní o 0,1 % při změně 10 V a o 1 % při změně 100 V. V kontextu sítě rezistorů se tato hodnota VCR nazývá absolutní VCR v tom, že definuje VCR konkrétního prvku rezistoru. Termín sledování VCR označuje rozdíl ve VCR mezi každým konkrétním rezistorem v síti.

* Technologii rezistoru nabízejí i jiné divize společnosti Vishay.

Tabulka 1: Rezistory s povrchovou montáží / substráty / drátovým připevněním

* Technologii rezistoru nabízejí i jiné divize společnosti Vishay.

Tabulka 2: Rezistory s axiálními vývody / vývody do otvorů

Technologie pevných rezistorů

Drátový vinutý (povrchová montáž / vývody)

Typ rezistoru vyrobeného z kovového drátu, jako je nichrom, navinutého na izolační formu, jako je keramické, plastové nebo sklolaminátové jádro.

Power Metal Strip® / kovový prvek (povrchová montáž / vývody)

Typ rezistoru konstruovaného s použitím pevné kovové slitiny, jako je nichrom nebo slitina mědi a manganu, jako odporového prvku, který je poté přivařen k měděným svorkám. Používá se k aplikacím snímání proudu a bočníku.

Vrstvy (povrchová montáž / vývody)

Kovová vrstva (vývody/MELF)

Typ válcového rezistoru vyrobeného uložením odporového prvku vyrobeného z tenké vodivé vrstvy kovu nebo kovové slitiny, jako je nichrom, na válcové keramické nebo skleněné jádro. Odpor je řízen proříznutím spirálovité drážky vodivou vrstvou.

Oxid kovu (vývody)

Typ válcového rezistoru, který jako odporový prvek používá materiály, jako je oxid ruthenia nebo oxid cínu. Tyto rezistory mohou být vynikající vysokonapěťová nebo vysoce výkonná zařízení.

Tlustých vrstev (čipové rezistory / čipová pole / sítě)

Speciálně sestavený vrstvový rezistor pro povrchovou montáž, který nese vysoký výkon na velikost dílu. U rezistorů tlustých vrstev se „vrstva“ z oxidu ruthenia používá tradiční technologií sítotisku.

Tenkých vrstev (čipové rezistory / čipová pole / sítě)

Typ vrstvového rezistoru s povrchovou montáží s relativně tenkým odporovým prvkem a měřením v angstromech (miliontinách palce). Rezistory tenkých vrstev se vyrábějí naprašováním (také známým jako vakuové nanášení) odporového materiálu, jako je nichrom nebo nitrid tantalu, na povrch substrátu.

Uhlíková vrstva (vývody/MELF)

Obecný popis třídy pro válcové rezistory vyrobené nanesením uhlíkové vrstvy na povrch izolátoru středového jádra.

Kovová fólie (povrchová montáž/vývod)

Typ rezistoru vyrobeného fotografickým nanesením homogenního kovu ve specifickém vzoru na keramický substrát. Unikátní kombinace materiálů a konstrukce vede k produktu s bezkonkurenčními výkonnostními charakteristikami a vysokou spolehlivostí.

Kompozitní (vývody)

Uhlíkové kompozitní

Obecný popis třídy pro rezistory sestávající z odporového jádra se směsí uhlíku a lisovaného vnějšího izolačního jádra.

Keramické kompozitní

Typ rezistoru, který se skládá ze směsi jílu, alumina a uhlíku, která byla smíchána a natlakována do odporového jádra a poté pokryta lisovaným vnějším izolačním jádrem.