Резисторы. Конденсаторы. Индуктивности. Классификация. Основные параметры. Условные обозначения.
Рези́стор
(англ. resistor,
от лат. resisto —
сопротивляюсь) — пассивный элемент
электрической цепи, в идеале характеризуемый
только сопротивлением электрическому
току, то есть для идеального резистора
в любой момент времени должен выполняться
закон
Ома для участка цепи: мгновенное
значение напряжения
на резисторе пропорционально току
проходящему через него
.
По назначению:
резисторы общего назначения
резисторы специального назначения
высокоомные (сопротивления от десятка МОм до единиц ТОм, рабочие напряжения 100..400 В)
высоковольтные (рабочее напряжения — десятки кВ)
высокочастотные (имеют малые собственные индуктивности и ёмкости, рабочие частоты до сотен МГц)
прецизионные и сверхпрецизионные (повышенная точность, допуск 0,001 — 1 %)
По способу защиты:
изолированные
неизолированные
вакуумные
герметизированные
По способу монтажа:
для печатного
для навесного
для микросхем и микромодулей
По виду вольт-амперной характеристики:
линейные резисторы
нелинейные резисторы
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
По характеру изменения сопротивления:
Проволочный резистор
постоянные резисторы
переменные регулировочные резисторы
переменные подстроечные резисторы
По технологии изготовления[источник не указан 1026 дней]:
Проволочные резисторы. Представляют собой кусок проволоки с высоким удельным сопротивлением, намотанный на какой-либо каркас. Могут иметь значительную паразитную индуктивность. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода.
Плёночные металлические резисторы. Представляют собой тонкую плёнку металла с высоким удельным сопротивлением, напылённую на керамический сердечник, на концы сердечника надеты металлические колпачки с проволочными выводами. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке прорезается винтовая канавка. Это наиболее распространённый тип резисторов.
Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлическая лента.
Угольные резисторы. Бывают плёночными и объёмными. Используют высокое удельное сопротивление графита.
Интегральный резистор. Используется сопротивление слаболегированного полупроводника. Эти резисторы могут иметь большую нелинейность вольт-амперной характеристики. В основном используются в составе интегральных микросхем, где применить другие типы резисторов невозможно или не технологично.
Основными параметрами резисторов являются: номинальное сопротивление и его допустимое отклонение, номинальная мощность рассеивания, предельное рабочее напряжение, температурный коэффициент сопротивления и шумы.
Номинальное сопротивление постоянных и переменных резисторов указывает значение их сопротивления в омах, килоомах или мегаомах и проставляется на резисторах. Установлено шесть рядов номинальных значений сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Цифры после букв указывают число номинальных значений в данном ряду.
Допустимое отклонение сопротивления указывает на наибольшее возможное отклонение от номинального значения в сторону увеличения или уменьшения действительного значения активного сопротивления резисторов и выражается в процентах.
Номинальная мощность рассеивания указывает максимально допустимую мощность, которую резистор может рассеивать при длительной электрической нагрузке, нормальных атмосферном давлении и температуре. Непроволочные резисторы изготовляют на номинальную мощность 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5 и 10 Вт, а проволочные — 0,2—150 Вт. Как показано на pисунке 2, на пpинципиальных электpических схемах номинальную мощность pассеивания обозначают условно чеpточками на изобpажении pезистоpа для мощностей менее одного Ватта и pимскими цифpами пpи мощностях, пpевышающих один Ватт. Номинальная мощность рассеивания резисторов должна быть на 20—30 % больше рабочей рассеиваемой мощности.
Рисунок 2.
Предельное рабочее напряжение — это максимально допустимое напряжение, приложенное к выводам резистора, которое не вызывает превышения норм технических условий (ТУ) на электрические параметры. Эта величина задается для нормальных условий эксплуатации и зависит от длины резистора, шага спиральной нарезки, температуры, давления окружающей среды и атмосферного давления. Чем выше температура и ниже атмосферное давление, тем выше вероятность теплового или электрического пробоя и выхода из строя резистора.
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 °С. У непроволочных резисторов, применяемых в БРЭА, ТКС не превышает ±0,04—0,2 %, а у проволочных — ±0,003—0,2 %.
Шумы в резисторах обусловлены хаотическим движением носителей зарядов, что вызывает появление дополнительного шумового напряжения на выводах резисторов и создает помехи при прохождении сигнала. Собственные шумы резисторов бывают тепловые и токовые.
Тепловые шумы возникают под действием хаотического движения электронов в токопроводящем слое, что вызывает микроизменения сопротивления резистора и переменные пульсации напряжения в нем. С увеличением температуры резистора тепловые шумы возрастают. Токовые шумы появляются в углеродистых, металлизированных и композиционных резисторах. С увеличением приложенного напряжения они возрастают. Наибольшие токовые шумы создают непроволочные резисторы. Проволочные резисторы обладают лишь тепловыми шумами, гораздо меньшими, чем токовые.
Конденса́тор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.
Классификация конденсаторов
Основная классификация конденсаторов проводится по типу диэлектрика в конденсаторе. Тип диэлектрика определяет основные электрические параметры конденсаторов: сопротивление изоляции, стабильность ёмкости, величину потерь и др.
По виду диэлектрика различают:
Конденсаторы вакуумные (обкладки без диэлектрика находятся в вакууме).
Конденсаторы с газообразным диэлектриком.
Конденсаторы с жидким диэлектриком.
Конденсаторы с твёрдым неорганическим диэлектриком: стеклянные (стеклоэмалевые, стеклокерамические, стеклоплёночные), слюдяные, керамические, тонкослойные из неорганических плёнок.
Конденсаторы с твёрдым органическим диэлектриком: бумажные, металлобумажные, плёночные, комбинированные — бумажноплёночные, тонкослойные из органических синтетических плёнок.
Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы. Такие конденсаторы отличаются от всех прочих типов прежде всего своей огромной удельной ёмкостью. В качестве диэлектрика используется оксидный слой на металлическом аноде. Вторая обкладка (катод) — это или электролит (в электролитических конденсаторах), или слой полупроводника (в оксидно-полупроводниковых), нанесённый непосредственно на оксидный слой. Анод изготовляется, в зависимости от типа конденсатора, из алюминиевой, ниобиевой или танталовой фольги или спечённого порошка.
Твердотельные конденсаторы — вместо традиционного жидкого электролита используется специальный токопроводящий органический полимер или полимеризованный органический полупроводник. Время наработки на отказ ~50000 часов при температуре 85°С. ЭПС меньше чем у жидко-электролитических и слабо зависит от температуры. Не взрываются.
Кроме того, конденсаторы различаются по возможности изменения своей ёмкости:
Постоянные конденсаторы — основной класс конденсаторов, не меняющие своей ёмкости (кроме как в течение срока службы).
Переменные конденсаторы — конденсаторы, которые допускают изменение ёмкости в процессе функционирования аппаратуры. Управление ёмкостью может осуществляться механически, электрическим напряжением (вариконды, варикапы) и температурой (термоконденсаторы). Применяются, например, в радиоприёмниках для перестройки частоты резонансного контура.
Подстроечные конденсаторы — конденсаторы, ёмкость которых изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры. Их используют для подстройки и выравнивания начальных ёмкостей сопрягаемых контуров, для периодической подстройки и регулировки цепей схем, где требуется незначительное изменение ёмкости.
В зависимости от назначения можно условно разделить конденсаторы на конденсаторы общего и специального назначения. Конденсаторы общего назначения используются практически в большинстве видов и классов аппаратуры. Традиционно к ним относят наиболее распространённые низковольтные конденсаторы, к которым не предъявляются особые требования. Все остальные конденсаторы являются специальными. К ним относятся высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие, дозиметрические, пусковые и другие конденсаторы.
Также различают конденсаторы по форме обкладок: плоские, цилиндрические, сферические и другие.