Widerstand: Ein Stück Material, das dem Durchgang von elektrischem Strom widersteht. Klemmen sind an beiden Enden angeschlossen. Und alle. Was könnte einfacher sein?

Es stellt sich heraus, dass dies alles andere als einfach ist. Temperatur, Kapazität, Induktivität und andere Parameter spielen eine Rolle bei der Umwandlung eines Widerstands in eine ziemlich komplexe Komponente. Sie können es in Schaltkreisen auf unterschiedliche Weise verwenden, aber wir werden uns auf verschiedene Arten von Festwiderständen konzentrieren, darauf, wie sie hergestellt werden und wie sie in verschiedenen Fällen nützlich sein können.

Beginnen wir mit dem einfachsten und ältesten.

Kohlenstoffzusammensetzungswiderstände

Carbon Composite im Player

Sie werden oft als "alte" Widerstände bezeichnet. Sie waren in den 1960er Jahren weit verbreitet, aber mit dem Aufkommen anderer Arten von Widerständen und aufgrund der relativ hohen Kosten ist ihre Verwendung jetzt begrenzt. Sie bestehen aus einer Mischung von Keramikpulver mit Kohlenstoff, der mit Harz gebunden ist. Kohlenstoff leitet sich gut und je mehr er in der Mischung enthalten ist, desto geringer ist der Widerstand. Drähte verbinden sich an den Enden. Sie sind mit Farbe oder Kunststoff beschichtet, der als Isolierung dient, und Widerstand und Toleranz werden durch farbige Streifen angezeigt .

Der Widerstand solcher Widerstände kann dauerhaft geändert werden, indem sie hoher Luftfeuchtigkeit, hoher Spannung oder Überhitzung ausgesetzt werden. Die Toleranz beträgt 5% oder mehr. Es ist nur ein fester Zylinder mit guten Hochfrequenzeigenschaften. Sie vertragen trotz ihrer geringen Größe auch eine Überhitzung gut und werden immer noch in Netzteilen und Schweißsteuerungen verwendet.

Ihr Alter hinderte mich jedoch nicht daran, eine Tüte solcher Widerstände zu verwenden, die ich im Auftrag gekauft hatte, um verschiedene Widerstände herzustellen, die ich für mein Musenprojekt benötigte. Spieler 555 . Das Foto ist nur mein Handwerk.

Kohlenstofffilmwiderstände

Sie werden hergestellt, indem eine Schicht aus reinem Kohlenstoff auf einen Keramikzylinder aufgebracht und dann Kohlenstoff entfernt wird, um eine Spirale zu bilden. Das Ergebnis ist mit Silizium beschichtet. Die Dicke der Schicht und die Breite des verbleibenden Kohlenstoffs steuern den Widerstand, und die Toleranz solcher Widerstände kann von 2% besser sein als die vorherigen. Dank reinem Kohlenstoff ändert sich der Widerstand mit der Temperatur weniger.

Der Temperaturkoeffizient des Widerstands von Kohlenstofffilmwiderständen liegt zwischen 200 und 500 ppm / C - Millionstel Grad Celsius. 200 ppm / C bedeutet, dass sich der Widerstand mit jedem Grad nicht um mehr als 200 Ohm pro MΩ Gesamtwiderstand ändert. In Prozent kann dies als 0,02% / C ausgedrückt werden. Wenn sich die Temperatur um 80 ° C ändert, ändert sich bei 200 ppm / C der Widerstand des Widerstands um 1,6% oder 16 kOhm.

Solche Widerstände sind in Nennwerten von 1 Ohm bis 10 kΩ, einer Leistung von 1/16 W bis 5 W erhältlich und können Spannungen von mehreren Kilovolt standhalten. Wird häufig in Hochspannungsnetzteilen, Röntgengeräten, Lasern und Radargeräten verwendet.

Metallfilm

Ein Metallfilm wird ähnlich dem Kohlenstoffbild hergestellt, indem eine Metallschicht (häufig Nickelchrom) auf die Keramik aufgebracht und anschließend die Spirale geschnitten wird. Laut der Dokumentation des Herstellers Vishay wurde die Spirale nach dem Anschließen der Klemmen zuvor durch Schleifen bearbeitet, jetzt werden jedoch Laser dafür verwendet. Das Ergebnis ist lackiert und mit Farbcodierung oder Text gekennzeichnet.

Der Widerstand von Metallfilmwiderständen ändert sich weniger als der von Kohlenstofffilmen. TKS liegt im Bereich von 50-100 ppm / C. 50 ppm / C sind ähnlich wie 0,005% / C. Unter Verwendung eines ähnlichen Beispiels wie oben mit einem 1 MΩ-Widerstand führt eine Temperaturänderung von 80 ° C zu einem Widerstand von 50 ppm / C, was zu einer Widerstandsänderung von 0,4% oder 4 kOhm führt.

Ihre Toleranz ist geringer, etwa 0,1%. Sie haben auch gute Rauscheigenschaften, geringe Nichtlinearität und gute Zeitstabilität und werden für viele Zwecke verwendet.

Metalloxidfilm

Der Fall ähnelt einem Metallfilm, üblicherweise wird nur Zinnoxid mit einer Beimischung von Antimonoxid verwendet. Solche Widerstände verhalten sich in Bezug auf Spannung, Überlastungen, Überspannungen und hohe Temperaturen besser als Kohlenstoff- oder Metallfilme. Widerstände auf einem Kohlenstofffilm arbeiten bis zu 200 ° C, auf einem Metallfilm - bis zu 250-300 ° C und Widerstände auf einem Oxidfilm - bis zu 450 ° C. Darüber hinaus ist ihre Stabilität sehr lahm.

Drahtgewickelte Widerstände

Sie werden durch Wickeln von Drähten auf einem Kunststoff-, Keramik- oder Glasfaserzylinder hergestellt. Da der Draht ziemlich genau geschnitten werden kann, kann der Nennwert seines Widerstands mit einer Toleranz von mindestens 0,1% mit großer Genauigkeit ausgewählt werden. Um einen Widerstand mit hohem Widerstand zu erhalten, müssen Sie einen sehr dünnen und langen Draht verwenden. Der Draht kann für weniger Leistung dünner oder für mehr Leistung dicker gemacht werden. Es kann aus einer Vielzahl von Metallen und Legierungen hergestellt werden, einschließlich Nickelchrom, Kupfer, Silber, Chromstahl und Wolfram.

Entwickelt mit Blick auf die Möglichkeit, bei hohen Temperaturen zu arbeiten: Wolfram kann Temperaturen bis zu 1700 ° C standhalten, Silber - von 0 bis 150 ° C. TKS für hochpräzise Drahtwiderstände beträgt ca. 5 ppm / C. Bei Widerständen mit hoher Leistung ist TCS höher.

Arbeiten Sie mit Leistungen von 0,5 W bis 1000 W. Widerstände von mehreren hundert Watt können mit Hochtemperatursilizium oder Glasemail beschichtet werden. Um den Kühlkörper zu vergrößern, können sie mit einem Aluminiumgehäuse mit Platten ausgestattet werden, die als Kühler dienen.

Wicklungstypen

Da es sich praktisch um Spulen handelt, weisen sie Induktivität und Kapazität auf, weshalb sie sich bei hohen Frequenzen schlecht verhalten. Um diese Effekte abzuschwächen, werden verschiedene knifflige Wicklungsschemata verwendet, beispielsweise Bifilar-, Flachwicklungs- und Airton-Perry-Wicklungen.

Bei der Bifilar-Wicklung fehlt die Induktion, aber die Kapazität ist hoch. Das Wickeln auf flachen und dünnen Medien bringt Drähte zusammen und reduziert die Induktion. Die Airton-Perry-Wicklung verringert aufgrund der Tatsache, dass die Drähte in verschiedene Richtungen verlaufen und nahe beieinander liegen, die Selbstinduktion und die Kapazität, da die Spannung an den Schnittpunkten gleich ist.

Potentiometer werden aufgrund ihrer Zuverlässigkeit auf der Basis von Drahtwiderständen hergestellt. Sie werden auch in Leistungsschaltern und Sicherungen verwendet. Ihre Induktion kann durch Messung der Induktivität erhöht und als Stromsensor verwendet werden.

Folienwiderstände

Es wird eine wenige Mikrometer dicke Folie verwendet, die üblicherweise aus Nickelchrom mit Additiven besteht und sich auf einem Keramiksubstrat befindet. Sie sind die stabilsten und genauesten von allen, obwohl sie seit den 1960er Jahren existieren. Der notwendige Widerstand wird durch Photoätzen der Folie erreicht. Sie haben keine Induktivität, sie haben eine geringe Kapazität, eine gute Stabilität und eine schnelle thermische Stabilisierung. Die Toleranz kann innerhalb von 0,001% liegen.

TCS beträgt 1 ppm / C. Wenn sich die Temperatur auf 80 ° C ändert, ändert der Mega-Ohm-Widerstand den Widerstand nur um 0,008% oder 80 Ohm. Eine interessante Art und Weise, wie eine solche Genauigkeit erreicht wird. Mit zunehmender Temperatur steigt auch der Widerstand. Der Widerstand ist jedoch so hergestellt, dass ein Temperaturanstieg zu einer Kompression der Folie führt, wodurch der Widerstand abnimmt. Der Gesamteffekt führt dazu, dass der Widerstand nahezu unverändert bleibt.

Gut geeignet für Audioprojekte mit hochfrequenten Strömen. Auch für Projekte geeignet, die eine hohe Präzision erfordern, wie z. B. elektronische Waagen. Natürlich werden sie in Bereichen eingesetzt, in denen große Temperaturschwankungen zu erwarten sind.

Dickschicht- und Dünnschichtwiderstände

Wird hauptsächlich zur Aufputzmontage verwendet. Der Film in Dickschichtwiderständen ist 1000-mal dicker als in Dünnschichtwiderständen. Dies sind die billigsten Widerstände, da Dickschicht billiger ist.

Dünnschichtwiderstände werden durch Ionensputtern von Nickelchrom auf einem isolierenden Substrat hergestellt. Dann wird Fotoätzen, Schleifen oder Laserreinigen angewendet. Dickfilme werden durch Siebdruck hergestellt. Ein Film ist eine Mischung aus Bindemittel, Träger und Metalloxid. Am Ende des Prozesses wird eine Schleif- oder Laserreinigung angewendet.

Die Toleranz von Dünnschichtwiderständen beträgt 0,1% und die TKS beträgt 5 bis 50 ppm / C. Die Dickschichttoleranz beträgt 1% und TKS - 50 bis 200 ppm / C. Dünnschichtwiderstände sind weniger verrauscht.

Dünnschichtwiderstände werden dort eingesetzt, wo eine hohe Genauigkeit erforderlich ist. Dickschicht kann fast überall verwendet werden - in einigen PCs können bis zu 1000 oberflächenmontierte Dickschichtwiderstände gezählt werden.

Es gibt andere Arten von Widerständen mit konstantem Wert, aber in den Feldern für Widerstände treffen Sie wahrscheinlich einen der aufgelisteten.

Was müssen Sie über Widerstände wissen?