Проволочный резистор

Министерство образования  и науки Российской Федерации (РФ)

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И  РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

 

 

 

 
Кафедра физической электроники (ФЭ) 

 

ПРОВОЛОЧНЫЙ РЕЗИСТОР 
 
Курсовая работа по дисциплине

«Материалы и элементы электронной техники» 
 
 

 

 

Проверил: Выполнил:

Преподаватель:                                                                      Студент гр.310

Битнер Л.Р.___                                                                      Федкевич М.В.___

«__»______2012г.               «__»________2012г. 

                                                                                            

 

 

 

 

 

 

2012

Министерство образования  и науки Российской Федерации (РФ)

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

 

Кафедра физической электроники (ФЭ)

 

 

УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой ФЭ ____ Троян П.Е.

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

Студентке Федкевич Марии  Владимировне

группы 310 факультета электронной техники

Тема: Проволочный резистор

Исходные данные:      1.  Сопротивление 4 КОм

        2. Мощность рассеяния 50 Вт

Перечень вопросов, подлежащих разработке:

1. Основные параметры резисторов и их классификация.
2. Конструктивное оформление резистора.
3. Резистивные материалы, материалы для проволочных резисторов.
4. Выбор состава материала резистивного элемента, размеров резистора.
5. Проверочный расчет.

Дата выдачи задания  «____»  ______ 2012г.

Руководитель Битнер Лилия Райнгольдовна

 

Содержание:

Задание…………………………………………………………………………...2

Введение……………………………………………………………….................4

1. Общие сведения о резисторах………………………….……….................5

1.1. Классификация резисторов ………………………………………..........6

1.2. Параметры резисторов ……………………………………………..........7

2. Резисторы…………………………………………………………............10

2.1. Проволочный резистор………………………………………………….........10

2.2. Постоянный проволочный резистор……………………………….......11

2.3. Переменный проволочный резистор……………………………….......13

3.Резистивные материалы, материалы для проволочных резисторов……………………………………………………………………14

3.1. Резистивные материалы…………………………………………………13

3.2. Принцип конструирования……………………………………………...16

3.3. Резистивные материалы на  основе благородных материалов………..17

4. Выбор материала резистивного элемента и расчет размеров……...20

5. Заключение………………………………………………………………..23

6. Список литературы………………………………………………………24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

 

 Резисторы предназначены для создания в электрической цепи заданного активного сопротивления и относятся к классу пассивных элементов. За последние годы широкое развитие получила радиоэлектронная техника, в комплектацию которых входят сотни тысяч изделий, среди которых резисторы составляют значительную часть.

Из всех типов резисторов, первыми  были разработаны проволочные резисторы. Для их изготовления применялась  в основном медно-никелевая проволока, которая наматывалась на изоляторы различной конфигурации. Такие резисторы имели узкие пределы сопротивления и низкий эксплуатационный характер.

Развитие радиоэлектроники, выдвинуло задачу  повысить технические и эксплуатационные характеристики проволочных резисторов. В процессе были усовершенствованны конструкция  резистора и использование в резисторах новых материалов улучшающие их параметры. Были разработаны никель – хром – алюминиево - медные и никель – хром - алюминиевые резистивные сплавы, обладающие высоким удельным электрическим  сопротивлением, малым температурным коэффициентом сопротивления и высокой коррозионной стойкостью.

Применение проволок из этих сплавов, улучшили сопротивление проволочных резисторов, уменьшили габариты, повысили температурную стабильность и расширили интервал рабочих температур. Применение защитных покрытий и новых термостойких корпусов, существенно повысило влагостойкость и интервал рабочих температур.

 В данной курсовой  работе будет рассмотрен проволочный резистор: его параметры, классификация, резистивные материалы, так же будет проведен расчет проволочного резистора.

 

 

 

1.Классификация резисторов и основные параметры

1. Классификация резисторов

Проволочные резисторы  можно классифицировать по двум основным признакам: назначению и конструкции.

 По назначению проволочные резисторы подразделяются на постоянные и переменные.

Постоянные проволочные  резисторы: подразделяются на резисторы общего применения, которые служат для распределения мощности в обычных электрических схемах и высокоточные резисторы, применяемые в качестве делителей напряжения и калибровочных сопротивлений в измерительной технике.

Переменные проволочные  резисторы: подразделяются на подстроечные резисторы, предназначенные для регулировки параметров электросхем при их изготовлении. Регулировочные резисторы, предназначенные для регулировки параметров радиоэлектронной аппаратуры в процессе ее работы.

По конструкции постоянные и переменные проволочные резисторы подразделяют на: резисторы для навесного монтажа, печатного монтажа, микросхем и микромодулей.

 

 Таблица 1.1.1. – Классификация резисторов

 

1.2 Параметры резисторов

Параметры резисторов характеризуют  эксплуатационные возможности применения конкретного типа резистора в  конкретной электрической схеме.

  Проволочные резисторы имеют ряд электрических и эксплуатационных параметров, общих для постоянных и переменных резисторов: это номинальное сопротивление, допуск на номинальную величину сопротивления, мощность рассеяния, ТКС, электрическая прочность и др.

 

Номинальное значение сопротивления резистора Rном. Измеряется в Омах (Ом), килоомах (кОм), мегаомах (МОм). Номинальные значения сопротивлений указывают на корпусе резистора. Фактические величины могут отличаться от номинальных в пределах определенных допусков. Номиналы сопротивлений стандартизованы в соответствии с ГОСТ 10318-74, а допустимые отклонения - в соответствии с ГОСТ 9664-74.

Разница между номинальным и  действительным сопротивлением, выраженная в процентах по отношению к номинальному сопротивлению, называется допуском на номинальное сопротивление.

 

 Для резисторов общего назначения ГОСТ предусматривает шесть рядов номинальных сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96 и Е192. Цифра указывает количество номинальных значений в данном ряду, которые согласованы с допустимыми отклонениями, указаны в таблице 1.2

 

Таблица 1.2.1. – Ряды Е12, Е24.

 

Коэффициент напряжения : характеризует влияние приложенного напряжения на сопротивление. В некоторых типах резисторов при высоких  напряжениях изменяется сопротивление. В проволочных резисторах это обусловлено дополнительным разогревом проволоки при повышенных напряжениях.

,

где  - сопротивление резистора при напряжении ;

        - сопротивление резистора при напряжении 0,1 .

Номинальная мощность: максимально допустимая температура нагрева, при которой резистор в течении длительного времени может надежно работать, выбирается с учетом двух факторов: теплостойкости материалов резисторов; надежности работы контактной пары «резистивная проволока – скользящий контакт».

Выбирая максимально  допустимую температуру нагрева, необходимо учесть, что она складывается из двух составляющих:

где - температура окружающей среды, которая в зависимости от условий эксплуатации для различных типов проволочных резисторов может изменяться в пределах от (-60 0) до (+30 200⁰С);

- температура перегрева, зависящая  от рассеивания мощности, размеров  и материалов резистора.

Таким образом, электрическая  мощность резистора ограничивается максимально допустимой температурой нагрева и зависит от температуры окружающей среды.

ЭДС шумов резистора: Электроны в резистивном элементе находятся в состоянии хаотического теплового движения, в результате которого между любыми точками резистивного элемента возникает случайно изменяющееся электрическое напряжение и между выводами резистора появляется ЭДС тепловых шумов. Величина ЭДС тепловых шумов определяется соотношением:

,

где  k – постоянная Больцмана;

       Т – абсолютная температура:

      R – сопротивление;

       - полоса частот, в которой измеряются шумы.

При комнатной температуре (Т=300К):

.

Помимо тепловых шумов существует и токовый шум. Возникает за счет прохождения тока через резистор. При прохождении тока возникают местные перегревы, в результате  которых изменяется сопротивление контактов между отдельными частицами токопроводящего слоя и значение сопротивления изменяется, что приводит к образованию между выводами резистора ЭДС токовых шумов .

,

где  - коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств резистивного слоя и полосы частот.

Величина  указывается в ТУ и лежит в пределах от 0,2 до 20 мкВ/В. У проволочных резисторов токовый шум отсутствует. В таблице 1.2.2. представлены ЭДС шумы для различных резисторов.

 

Таблица 1.2.2. – ЭДС шумов резистора

Предельное  рабочее напряжение : величина допустимого напряжения, которое может быть приложено к резистору.

Предельное напряжение ограничено поверхностным пробоем или перегревом.

Для резисторов с небольшой величиной сопротивления (сотни ОМ) эта величина определяется конструкцией резистора и рассчитывается по формуле:

 

Сопротивление изоляции проволочных резисторов измеряются между закороченными выводами и  корпусом резистора при заданной величине приложенного напряжения, которое  обычно равно 100,200 или 500 В.

Сопротивление изоляции для большинства типов резисторов в номинальных условиях лежат в пределах от 10⁷ до 10¹³ Ом.

 

Температурный коэффициент сопротивления резистора (ТКС): характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры. Величина ТКС зависит в основном от величины температурного коэффициента материала резистивного элемента.

Он может быть как положительным, так и отрицательным. Если резистивная  пленка толстая, то она ведет себя как объемное тело, сопротивление которого с ростом температуры возрастает. Если же резистивная пленка тонкая, то она состоит из отдельных "островков", сопротивление такой пленки с ростом температуры уменьшается, так как улучшается контакт между отдельными "островками". Значения ТКС для наиболее широко используемых резисторов приведены в таблице 1.2.3.

Коэффициент старения : характеризует изменение сопротивления, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счет процессов окисления, кристаллизации и т.д.

В ТУ обычно указывается относительное  изменение сопротивления в процентах  за определенное время (1000 или 10000 ч).

Таблица 1.2.4. - Стабильность параметров

Обратимые изменения	Температурный коэффициент  сопротивления	R=
Необратимые изменения	Коэффициент старения