De verschillende soorten weerstanden

Zoals veel elektronische componenten, zijn weerstanden er in vele vormen, maten, capaciteiten en soorten. Er zijn ook verschillen in typische waarden voor weerstandsruis, toleranties, wattage, temperatuurcoëfficiënt, Spanning coëfficiënt, frequentierespons, grootte en betrouwbaarheid. Sommige weerstanden zijn ideaal in sommige toepassingen en een bron van nachtmerries bij het oplossen van problemen in andere.

In deze gids kijken we naar de soorten weerstanden en de respectievelijke use-case voor elk.

Weerstanden met koolstofsamenstelling

Koolstofsamenstellingsweerstanden waren vroeger het meest voorkomende type weerstand vanwege de lage kosten en betrouwbaarheid. Koolstofsamenstellingsweerstanden gebruiken een massief blok materiaal gemaakt van koolstofpoeder, een isolerend keramiek en een bindmiddel. De weerstand wordt geregeld door de verhouding van koolstof tot de vulmaterialen te variëren.

De koolstofsamenstelling in de weerstand wordt beïnvloed door omgevingsfactoren, met name vochtigheid. Het heeft de neiging om in de loop van de tijd in weerstand te veranderen. Om deze reden hebben weerstanden van koolstofsamenstelling een slechte weerstandstolerantie, meestal slechts 5 procent. Koolstofsamenstellingsweerstanden zijn ook beperkt tot vermogens tot 1 watt. In tegenstelling tot hun slechte toleranties en laag vermogen, hebben weerstanden van koolstofsamenstelling een goede frequentierespons, waardoor ze geschikt zijn voor hoogfrequente toepassingen.

Weerstanden van koolstoffilm

Koolstoffilmweerstanden gebruiken een dunne laag koolstof bovenop een isolerende staaf die wordt gesneden om een ​​smal, lang weerstandspad te vormen. Door de lengte van het pad en de breedte ervan te regelen, kan de weerstand nauwkeurig worden geregeld met toleranties tot wel 1 procent.

Over het algemeen zijn de mogelijkheden van een koolstoffilmweerstand beter dan die van een koolstofsamenstellingsweerstand, met vermogens tot 5 watt en verbeterde stabiliteit. De frequentierespons is echter slechter vanwege de inductantie en capaciteit die worden veroorzaakt door het weerstandspad dat in de film is gesneden.

Weerstanden met metaalfilm

Een van de meest voorkomende typen axiale weerstanden die tegenwoordig worden gebruikt, zijn metaalfilmweerstanden. In constructie vergelijkbaar met koolstoffilmweerstanden, volgt het belangrijkste verschil uit het gebruik van een metaallegering als weerstandsmateriaal in plaats van koolstof.

De metaallegering, meestal een nikkel-chroomlegering, biedt nauwere weerstandstoleranties dan koolstoffilmweerstanden met toleranties van slechts 0,01 procent. Metaalfilmweerstanden zijn verkrijgbaar tot ongeveer 35 watt. De weerstandsopties beginnen echter af te nemen boven 1 of 2 watt.

Metaalfilmweerstanden zijn geluidsarm. Deze weerstanden zijn stabiel met weinig weerstandsverandering als gevolg van temperatuur en aangelegde spanning.

Weerstanden met dikke folie

Dikkefilmweerstanden werden populair in de jaren 70 en zijn zelfs vandaag de dag nog steeds veel voorkomende weerstanden voor opbouwmontage. Deze worden gemaakt door een zeefdrukproces met behulp van een geleidend composiet van keramiek en glas, gesuspendeerd in een vloeistof. Nadat de weerstand is gezeefdrukt, wordt deze bij hoge temperaturen gebakken om de vloeistof te verwijderen en de composiet van keramiek en glas te smelten.

Aanvankelijk hadden dikke filmweerstanden slechte toleranties. Tegenwoordig zijn deze verkrijgbaar met toleranties van slechts 0,1 procent in pakketten die tot 250 watt aankunnen. Dikkefilmweerstanden hebben een hoge temperatuurcoëfficiënt, met een temperatuurverandering van 100 graden Celsius, wat resulteert in een weerstandsverandering tot 2,5 procent.

Dunne filmweerstanden

Lenen van halfgeleiderprocessen, worden dunne-filmweerstanden gemaakt door middel van een vacuümdepositieproces dat sputteren wordt genoemd. Bij sputteren wordt een dunne laag geleidend materiaal op een isolerende ondergrond afgezet. Deze dunne laag is met foto geëtst om een ​​resistief patroon te creëren.

Door de hoeveelheid afgezette materiaal en het weerstandspatroon nauwkeurig te regelen, kunnen toleranties tot 0,01 procent worden bereikt met dunnefilmweerstanden. Dunne filmweerstanden zijn beperkt tot ongeveer 2,5 watt en lagere spanningen dan andere weerstandstypen, maar het zijn stabiele weerstanden. Er is een prijs voor de precisie van dunnefilmweerstanden, die over het algemeen twee keer zo hoog zijn als de prijs van dikkefilmweerstanden.

Draadgewonden weerstanden

Het hoogste vermogen en de meeste precieze weerstanden zijn draadgewonden weerstanden, die zelden krachtig en nauwkeurig tegelijk zijn. Draadgewonden weerstanden worden gemaakt door een draad met hoge weerstand, meestal een nikkel-chroomlegering, rond een keramische spoel te wikkelen. Door de diameter, lengte, legering van de draad en wikkelpatroon te variëren, kunnen de eigenschappen van de draadgewonden weerstand worden aangepast aan de toepassing.

Weerstandstoleranties zijn zo krap als 0,005 procent voor precisie draadgewonden weerstanden en kunnen worden gevonden met vermogens tot ongeveer 50 watt. Vermogen draadgewonden weerstanden: hebben meestal toleranties van 5 procent of 10 procent, maar hebben een vermogen in het kilowattbereik.

Draadgewonden weerstanden hebben vanwege de aard van de constructie last van een hoge inductantie en capaciteit, waardoor deze beperkt zijn tot laagfrequente toepassingen.

Potentiometers

Een signaal variëren of afstemmen stroomkring is een algemene vereiste voor gevoelige elektronische toepassingen. Een eenvoudige manier om een ​​signaal handmatig aan te passen, is via een variabele weerstand of potentiometer. Potentiometers worden vaak gebruikt voor analoge gebruikersinvoer, zoals volumeregelingen. Kleinere versies voor opbouwmontage stemmen of kalibreren een circuit op een PCB voordat het wordt verzegeld en naar klanten wordt verzonden.

Potentiometers kunnen nauwkeurige, multi-turn variabele weerstanden zijn, maar zijn vaak eenvoudige single-turn apparaten die een wisser langs een geleidend koolstofpad bewegen om de weerstand te veranderen van bijna nul naar het maximum waarde.

Potentiometers hebben over het algemeen een laag vermogen, slechte geluidskarakteristieken en matige stabiliteit. De mogelijkheid om de weerstand te variëren en een signaal aan te passen, maakt potentiometers in veel gevallen echter van onschatbare waarde circuitontwerpen en prototypen.

Andere weerstandstypes

Zoals met de meeste componenten, voorzien verschillende speciale weerstandsvarianten in nichebehoeften. Verschillende zijn vrij algemeen, waaronder het weerstandselement in de gloeilamp. Andere speciale weerstandsvarianten zijn onder meer verwarmingselementen, metaalfolie, oxide, shunts, cermet en roosterweerstanden.