- •Москва 2007
- •Введение
- •1. Основные термины и определения.
- •Контрольные вопросы.
- •2. Конструкторско-технологическая иерархия эвс
- •Контрольные вопросы:
- •3. Резисторы электронных устройств (эу).
- •Маркировка и условное графическое обозначение резисторов
- •Основные технические характеристики резисторов
- •Конструкция резисторов и используемые материалы
- •Особенности применения резисторов
- •Применение полупроводниковых резисторов
- •Контрольные вопросы
- •4. Конденсаторы эу.
- •Классификация конденсаторов
- •Маркировка и условное графическое обозначение конденсаторов
- •Основные электрические характеристики конденсаторов
- •Конструкция конденсаторов и используемые материалы
- •- Прямочастотная;
- •Полипропиленовые конденсаторы
- •Полиэтилентерефталатные конденсаторы
- •Поликарбонатные конденсаторы
- •Лакопленочные конденсаторы
- •Комбинированные конденсаторы
- •Особенности применения конденсаторов
- •Контрольные вопросы
- •5. Устройства отображения информации
- •Сегментные индикаторы
- •Матричные индикаторы
- •Система параметров индикаторов
- •Светоизлучательные диоды
- •Сегментные индикаторы
- •Матричные индикаторы
- •Жидкокристаллические индикаторы
- •Вакуумные люминесцентные индикаторы
- •Индикаторы на элт
- •Газоразрядные индикаторы, плазменные панели
- •Накальные индикаторы
- •Электролюминесцентные индикаторы
- •Электрохромные и электрофорезные индикаторы
- •Электрофорезные индикаторы
- •Сравнение различных типов индикаторов и перспективы их развития
- •Заключение
- •Контрольные вопросы
- •6.Устройства функциональной микроэлектроники
- •Конструктивное оформление микросхем
- •Функциональные компоненты
- •Компоненты функциональной оптоэлектроники
- •Функциональные приборы на жидких кристаллах
- •Функциональные приборы с зарядовой связью
- •Тестовые вопросы
- •Вопросы
Конструкция резисторов и используемые материалы
Конструкция резистора учитывает назначение резистора данного типа, условия эксплуатации, особенности используемых материалов.
Рис. 8. Осевые и радиальные тапы выводов непроволочных резисторов
общего применения
Конструктивно непроволочный резистор, чаще всего, представляет собой изделие, состоящее из неразъемно соединенных основания, с укрепленным на нем резистивным элементом и электрическими выводами, которые могут иметь осевое или радиальное (рис. 8.8) расположение.
По способу защиты от внешних воздействий резисторы подразделяются на неизолированные (не допускают касания своим корпусом металлических частей РЭС), изолированные (имеют изоляционное покрытие и допускают касание корпуса), герметизированные (имеют защитный герметичный корпус из прессованного компаунда), вакуумные (резистивный элемент помещен в стеклянную колбу).
Для металлопленочных резисторов в качестве материалов резистивного элемента применяют металлы и сплавы толщиной несколько микрометров. Углеродистые и бороуглеродистые резисторы имеют в качестве резистивного элемента пленку пиролитического углерода или борорганических соединений. К толстопленочным материалам резистивных элементов относятся керметы (спеченная композиция порошков керамики и сплавов металлов), сажа с наполнителями, проводящие пластмассы, получаемые специальной термообработкой.
Материалами резистивного элемента композиционных резисторов является гетерогенная смесь проводящего вещества (например, графита или сажи) с органическими или неорганическими связующими смолами (например, эпоксидными, кремнийорганическими), наполнителем, пластификатором и отвердителем. Таким способом удается изготавливать композиционные резисторы с электрическим сопротивлением от долей ома до нескольких тераом. Недостатками композиционных резисторов следует считать заметную зависимость электрического сопротивления от приложенного напряжения и рассеиваемой мощности, а также значительный уровень собственных шумов из-за зернистости структуры резистивного элемента. Эта же особенность является причиной постепенного изменения электрического сопротивления (старения) при длительной нагрузке.
Проволочные постоянные резисторы имеют наиболее простую конструкцию (рис. 9), включающую проволочный резистивный элемент, керамическую основу, электрические выводы и покрытие (глазурованная эмаль).
Рис. 9. Типовые конструкции постоянных проволочных резисторов общего применения
В проволочных резисторах применяется проволока из сплавов с высоким удельным сопротивлением, достаточной механической прочностью, термостойкостью, технологичностью (способностью протягиваться в проволоку диаметром порядка сотых долей миллиметра). Наиболее часто в производстве проволочных резисторов используются сплавы: манганин (Сu 86%; Mn 12%; Ni 2%), нихром (Ni 60%; Сr 15%; Fe 25%), константан (Сu 60%; Ni 40%).
Существенным достоинством проволочных резисторов является стабильность ТКС в широком диапазоне температур, хотя имеет место заметный разброс начальных значений ТКС в партии резисторов.
Сплавы с высоким удельным сопротивлением из-за окисной пленки на поверхности проволоки плохо поддаются пайке и поэтому соединение с выводами производится сваркой. Места сварки оказываются хрупкими и, вследствие пористости, подверженными разрушению от коррозии во время эксплуатации РЭС. что требует специальных мер защиты.
Проволочные резисторы характеризуются относительно высокой стоимостью, значительной собственной индуктивностью и емкостью. Кроме того, в нагретом контакте константана с медными выводами возникает заметный уровень термоЭДС. что препятствует использованию таких проволочных резисторов в измерительных цепях.
Резисторы переменного электрического сопротивления предназначены для регулирования тока во время эксплуатации РЭС (многократное изменение сопротивления) или для относительно редкого изменения сопротивления (при настройке и профилактике РЭС).
Рис. 10. Конструкция переменного непроволочного резистора
Конструкция переменных непроволочных резисторов общего назначения (рис. 10) включает резистивный элемент, укрепленный на основании, ось с' поводком и контактной щеткой, резьбовую втулку с крепежной гайкой и защитный кожух. Последний электрически соединен с корпусом блока через втулку и предназначен для электрического экранирования и защиты от пыли. К сожалению, защита не является герметичной. У движковых переменных непроволочных резисторов отсутствуют пылезащита и оболочка экранирования.
Рис. 11. Функциональные характеристики переменных резисторов: а - линейная; б - логарифмическая; в - обратнологарифмическая
Функциональная характеристика переменного непроволочного резистора отражает зависимость электрического сопротивления между подвижным контактом (контактной щеткой поводка) и одним из неподвижных контактов подковообразного резистивного элемента от угла поворота оси резистора с поводком. Чаще других используются резисторы с линейной зависимостью (рис. 8.11, кривая а). Резисторы с логарифмической зависимостью (рис. 11 кривая 6) характеризуются постоянным приростом (константа к) сопротивления R на единицу угла поворота ,где -начальное сопротивление.
Рис. 12. Внешний вид некоторых типов полупроводниковых резисторов:
а - терморезистор: б - варистор; б-фоторезистор
Переменные непроволочные резисторы с обратнологарифмической зависимостью имеют характерный начальный участок при малых углах поворота:
.
В реальных переменных непроволочных резисторах функциональные зависимости сопротивления от угла поворота не имеют столь плавного изменения (пунктирные линии), поскольку, из-за особенностей технологического процесса их производства, осуществляется сопряжение отдельных участков резистивного слоя с отличающимися сопротивлениями.
В процессе перемещения подвижного контакта переменного резистора возникают шумы, уровень которых составляет единицы милливольт на вольт. По мере износа резистивного элемента шумы возрастают и могут достигнуть 10...100 мВ/В.
Полупроводниковые резисторы, предназначенные для специфического применения (терморезисторы, фоторезисторы и варисторы), имеют в своем составе в качестве материалов резистивного элемента сложные композиции веществ, исходными составляющими которых являются оксидные полупроводники вида: Mn3O4;Co3O4; СuО;СоО; NiO; CdS; CdSe; PbS.
Полупроводниковые терморезисторы (термисторы) значительно изменяют свое электрическое сопротивление (линейно или нелинейно) при изменении температуры их корпуса (рис. 12, а). Они используются, в основном, в качестве термочувствительных элементов систем управления и контроля. Важнейшими характеристиками терморезисторов являются: коэффициент энергетической чувствительности (тепловую мощность, которую необходимо подвести для изменения его электрического сопротивления на 1%): постоянная времени (интервал времени, в течение которого температура терморезистора повышается до +63°С при перенесении его из воздушной среды с температурой 0°С в воздушную среду с температурой +100°С); максимальная рабочая температура.
Терморезисторы имеют обозначение ММТ (медно-марганцевые), КМТ (кобальто-марганцевые) и СТ (сопротивление термочувствительное).
Фоторезисторы - светочувствительные компоненты РЭС, (Рис. 12, в) в которых электрическая проводимость полупроводникового материала изменяется под воздействием электромагнитного излучения (от инфракрасного до ультрафиолетового). Основное применение фоторезисторов в составе РЭС - датчики светового потока. Важнейшими характеристиками фоторезисторов являются: темновое сопротивление (сопротивление в отсутствие внешнего облучения); темновой ток (ток при рабочем напряжении в отсутствие внешнего облучения); кратность изменений сопротивления (отношение сопротивлений при воздействии и отсутствии облучения); постоянной времени (интервал времени нарастания и спада тока при воздействии прямоугольного импульса облучения); блина волны максимальной чувствительности.
Варисторы - полупроводниковые резисторы (рис. 12, б) с ярко выраженной нелинейной зависимостью электрического сопротивления от приложенного напряжения. Они используются в цепях стабилизации напряжений и токов, защиты от перенапряжений, в преобразователях частоты и напряжений, для регулировки в системах автоматического управления, измерителях и др. Основными характеристиками варисторов являются: коэффициент нелинейности (отношение статического сопротивления в рабочей точке к динамическому сопротивлению в этой же точке); допустимая мощность рассеяний; рабочие ток и напряжение.