Különböző típusú ellenállások
Mint sok elektronikus alkatrész, az ellenállások is sokféle formában, méretben, kapacitással és típussal készülnek. Különbségek vannak az ellenállás zajának, tűréseinek, névleges teljesítményének, hőmérsékleti együtthatóinak, feszültség együttható, frekvenciaválasz, méret és megbízhatóság. Egyes ellenállások ideálisak bizonyos alkalmazásokban, másokban pedig rémálmok hibaelhárításának forrásai.
Ebben az útmutatóban megvizsgáljuk az ellenállások típusait és az egyes használati eseteket.
Szén összetételű ellenállások
A szénösszetételű ellenállások korábban az alacsony költségük és megbízhatóságuk miatt a leggyakoribb ellenállástípusok voltak. A szénösszetételű ellenállások szénporból készült szilárd anyagtömböt, szigetelő kerámiát és kötőanyagot használnak. Az ellenállást a szén és a töltőanyag arányának változtatásával szabályozzuk.
Az ellenállásban lévő szén összetételét befolyásolják a környezeti feltételek, különösen a páratartalom. Idővel az ellenállás megváltozik. Emiatt a szénösszetételű ellenállások ellenállása gyenge, jellemzően csak 5 százalék. A szénösszetételű ellenállások teljesítménye is legfeljebb 1 watt lehet. Gyenge tűrőképességükkel és alacsony teljesítményükkel ellentétben a szénösszetételű ellenállások jó frekvencia-átvitellel rendelkeznek, így ezek életképesek a nagyfrekvenciás alkalmazásokhoz.
Szénfilm ellenállások
A szénfilm ellenállások vékony szénréteget használnak egy szigetelőrúd tetején, amelyet keskeny, hosszú, ellenállásos pályát képeznek. Az út hosszának és szélességének szabályozásával az ellenállás pontosan 1 százalékos tűrésekkel szabályozható.
Összességében a szénfilm-ellenállás képességei jobbak, mint a szénösszetételű ellenállások, akár 5 watt névleges teljesítménnyel és jobb stabilitással. A frekvenciamenet azonban rosszabb a fóliába vágott rezisztív út okozta induktivitás és kapacitás miatt.
Fém film ellenállások
Az egyik legelterjedtebb manapság használt axiális ellenállástípus a fémfilmes ellenállás. A szénfilmes ellenállásokhoz hasonlóan a fő különbség abból adódik, hogy fémötvözetet használnak ellenálló anyagként, nem pedig szén.
A fémötvözet, jellemzően nikkel-króm ötvözet, szigorúbb ellenállástűrést biztosít, mint a szénfilmes ellenállások 0,01 százalékos tűréshatárával. A fémfilm ellenállások körülbelül 35 wattig kaphatók. Az ellenállási lehetőségek azonban 1 vagy 2 watt fölé kezdenek csökkenni.
A fémfilm ellenállások alacsony zajszintűek. Ezek az ellenállások stabilak, kis ellenállás-változással a hőmérséklet és az alkalmazott feszültség miatt.
Vastagfilm ellenállások
A vastagrétegű ellenállások az 1970-es években váltak népszerűvé, és ma is gyakoriak a felületre szerelhető ellenállások. Ezeket szitanyomásos eljárással készítik, folyadékban szuszpendált, vezetőképes kerámia-üveg keverékből álló kompozit segítségével. Az ellenállás szitanyomtatása után magas hőmérsékleten sütik, hogy eltávolítsák a folyadékot és megolvadjon a kerámia-üveg kompozit.
Kezdetben a vastagfilm-ellenállások tűrése gyenge volt. Ma már 0,1 százalékos tűréshatárral kaphatók, akár 250 watt is kibírható kiszerelésben. A vastagrétegű ellenállások magas hőmérsékleti együtthatóval rendelkeznek, 100 Celsius-fokos hőmérsékletváltozás akár 2,5 százalékos ellenállásváltozást is eredményezhet.
Vékonyréteg-ellenállások
A félvezető eljárásokból kölcsönözve a vékonyréteg-ellenállásokat porlasztásnak nevezett vákuumleválasztási eljárással készítik. A porlasztás az, amikor egy vékony vezetőképes anyag réteget raknak le egy szigetelő hordozóra. Ezt a vékony réteget fotomaratással rezisztív mintát hozunk létre.
A felhordott anyag mennyiségének és az ellenállási mintázat pontos szabályozásával a vékonyréteg-ellenállásokkal akár 0,01 százalékos tűrés is elérhető. A vékonyréteg-ellenállások 2,5 wattra korlátozódnak, és alacsonyabb feszültségűek, mint más típusú ellenállások, de stabil ellenállások. A vékonyréteg-ellenállások pontosságának ára van, amelyek általában kétszerese a vastagréteg-ellenállások árának.
Huzalos ellenállások
A legnagyobb hatalom és a legtöbb a precíz ellenállások huzalos ellenállások, amelyek ritkán nagy teljesítményűek és precízek egyszerre. A huzalellenállások úgy készülnek, hogy nagy ellenállású huzalt, általában nikkel-króm ötvözetet, egy kerámia orsó köré tekernek. A huzal átmérőjének, hosszának, ötvözetének és tekercselési mintájának változtatásával a huzalellenállás tulajdonságai az alkalmazáshoz szabhatók.
A precíziós huzalellenállások ellenállási tűréshatára 0,005 százalék, és 50 watt körüli teljesítményig is megtalálhatók. Teljesítmény huzalos ellenállások jellemzően 5 százalékos vagy 10 százalékos tűréshatárral rendelkeznek, de teljesítményük a kilowatt tartományba esik.
A huzalellenállások a konstrukció jellegéből adódóan nagy induktivitással és kapacitással rendelkeznek, ami az alacsony frekvenciájú alkalmazásokra korlátozza ezeket.
Potenciométerek
Jel módosítása vagy hangolás a áramkör általános követelmény az érzékeny elektronikus alkalmazásoknál. A jel kézi beállításának egyik egyszerű módja egy változó ellenállás vagy potenciométer. A potenciométereket általában analóg felhasználói bemenetekhez, például hangerőszabályzókhoz használják. A kisebb, felületre szerelhető változatok behangolják vagy kalibrálják az áramkört a PCB-n, mielőtt lezárják és az ügyfelekhez szállítják.
A potenciométerek lehetnek pontos, többfordulatú változó ellenállások, de gyakran egyszerű egyfordulatú eszközök amelyek az ablaktörlőt egy vezető szénpályán mozgatják, hogy az ellenállást nulláról a maximumra változtassák érték.
A potenciométerek általában alacsony teljesítményűek, rossz zajjellemzőkkel és közepes stabilitással rendelkeznek. Az ellenállás változtatásának és a jel beállításának képessége azonban sok esetben felbecsülhetetlen értékűvé teszi a potenciométereket áramkör-tervek és prototípuskészítés.
Egyéb ellenállástípusok
A legtöbb alkatrészhez hasonlóan számos speciális ellenállásváltozat szolgálja ki a szűkös igényeket. Számos meglehetősen gyakori, köztük az izzólámpa ellenállásos eleme. Egyéb speciális ellenállásváltozatok közé tartoznak a fűtőelemek, fémfólia, oxid, sönt, cermet és rácsellenállások.