Компоненты электронной техники (стр. 4 из 11)

,

где N — число витков нарезки; t — шаг спирали; а — расстояние между смежными витками.

Коэффициент нарезки, характеризующий изменение сопротивления в результате нарезки:

,

где R` — сопротивление после нарезки; R - сопротивление до нарезки.

Прорези на проводящем слое с целью увеличения сопротивления резистора делают также вдоль основания (рис. 1.1, д). В этом случае коэффициент нарезки:

,

где N — число прорезей; а — расстояние между смежными проводящими полосками.

Сопротивление проволочных резисторов (рис. 1.1, е) определяется длиной проволоки, ее удельным сопротивлением ρ и площадью поперечного сечения S:

.

В конструкциях переменных резисторов обычно применяют подковообразные проводящие элементы (рис. 1.1, ж).

Сопротивление проводящего участка пленки длиной d у элемента, показанного на рис. 1.1 ж:

, , ,

где r₁, r₂ - внутренний и внешний радиусы проводящего элемента; φ – угол соответствующий проводящему участку дуги; h - толщина токопроводящего слоя.

Сопротивление проводящего элемента переменного резистора:

Сопротивление проводящего элемента резистора шайбовой конструкции (рис. 1.1з):

1.2 Резисторы переменного сопротивления

Основные параметры резисторов переменного сопротивления приведены в таблице 11.20, а габаритные чертежи некоторых типов - на рисунке 11.12.

Резисторы переменного сопротивления применяются для регулирования силы тока и напряжения. По конструктивному исполнению они делятся на одинарные и сдвоенные, одно- и многооборотные, с выключателем и без него; по назначению - на построечные для разовой или периодической подстройки аппаратуры и регулировочные для многократной регулировки в процессе эксплуатации аппаратуры; по материалу резистивного элемента - на проволочные и непроволочные; по характеру изменения сопротивления (функциональной зависимости) - на резисторы с линейной (группа А), обратно логарифмической (группа Б), логарифмической (группа В) и другими функциональными зависимостями (группы Е, И).

Проволочные резисторы переменного сопротивления отличаются повышенной термостойкостью, нагрузочной способностью, высокой износостойкостью, стабильностью параметров при различных внешних воздействиях, сравнительно низким уровнем собственных шумов и малым ТКС. Недостатки этих резисторов - ограниченный диапазон номинальных сопротивлений, значительные паразитные емкость и индуктивность, сравнительно высокая стоимость.

1.3 Терморезисторы

Терморезистор это линейный и нелинейный резистор, сопротивление (проводимость) которого значительно зависит от температуры. Таким свойством обладают и металлы, и полупроводники.

Терморезисторы из платины, меди и других металлов изготавливают в форме проволоки диаметром 0,04…0,08 мм, бифилярно намотанной на изоляционный каркас и помещенной в герметический корпус. Такие терморезисторы имеют небольшой температурный коэффициент сопротивления (0,4…0,5%°С) и значительные габаритные размеры.

Терморезисторы на основе полупроводников имеют достаточно большое сопротивление, по сравнению с металлическими, меньшие габаритные размеры (десятые доли миллиметра) и в 10-20 раз больший ТКС. Они проще по конструкции и надежнее в эксплуатации. Поэтому полупроводниковые терморезисторы имеют более широкое применение.

С ростом температуры сопротивление металла увеличивается, что объясняется увеличением рассеяния свободных электронов на различных дефектах кристалла. Поэтому температурный коэффициент сопротивления металлических терморезисторов положительный.

Большинство полупроводниковых терморезисторов имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления (термисторы), что проще объяснить на примере температурной зависимости проводимости (рис. 2.1). На участке I проводимость увеличивается, (сопротивление уменьшается) за счет ионизации примеси и соответствующего увеличения концентрации свободных носителей заряда (дырок или электронов). На участке 2 проводимость может оставаться постоянной за счет того, что вся примесь ионизирована, а ионизация собственных атомов еще не наступила. На участке 3 проводимость увеличивается за счет ионизации собственных атомов и образования свободных дырок и электронов.

Рисунок 2.1. – Температурная зависимость проводимости

Для изготовления терморезисторов применяют оксидные полупроводники Mn₃O₄, Co₃O₄, CoO, CuO, кобальтово-марганцевые, медно-марганцевые и др. Терморезисторы применяются для измерения и регулирования температуры, температурной компенсации различных элементов электрических цепей, в схемах стабилизации напряжения, уровня сигнала на выходе усилителя и других целей. В зависимости от этого они делятся на следующие группы:

· терморезисторы для измерения и регулировки температуры;

· термокомпенсаторы;

· терморезисторы для теплового контроля;

· терморезисторы для стабилизации напряжения;

· измерительные терморезисторы (термисторы), в частности, болометры (для индикации и измерения теплового излучения).

Конструктивно рабочий элемент терморезистора делается в виде пластин, стержней, трубок, шариков или проволоки для металлических терморезисторов. Рабочий элемент защищается влагостойким покрытием, стеклянным, металлическим или металлостеклянным герметичным корпусом. Терморезисторы могут быть с прямым подогревом (за счет протекающих через них токов) или с косвенным подогревом (за счет специального подогревающего элемента).

Маркировка терморезисторов определяется материалом рабочего тела, параметрами, особенностями конструкции, например:

· КМТ – кобальтовомарганцевый терморезистор;

· ММТ – медно-марганцевый терморезистор;

· СТ1-21 – сопротивление термоуправляемое (1-кобальтомарганцевое, 3–медно-кобальтомарганцевое; 21 – номер разработки);

· ТКП – терморезистор с косвенным подогревом;

· ТКПМ – то же, но малогабаритный; материалом служат окислы титана, ванадия и железа.

Цепь с терморезистором изображена на рис. 1.2. При разработке практических схем с использованием терморезисторов учитываются не только зависимости ВАХ, сопротивления и других параметров от температуры самих терморезисторов, но и подобные зависимости добавочных сопротивлений, шунтов, регулируемых элементов.

Рисунок 1.2. – Цепь с терморезистором

E = U_T + U_R = U_T + IR

U_T = f (I)

Теоретическая ВАХ терморезистора приведена на рис. 1.3.

Рисунок 2.3. – ВАХ терморезистора

Помимо ВАХ важнейшей характеристикой терморезистора является зависимость его сопротивления от температуры (рис. 2.4).