1.2. Основные характеристики резисторов

Номинальной величиной сопротивления называют ука­зываемое на резисторе значение сопротивле­ния, являющееся средним для данной совокупности.

Для расчета сопротивления резистора можно использовать формулу:

R = r ,                                                             (1.1)

где S – площадь поперечного сечения резистора, равная S = ab, если резистор сделан из ленты шириной а и толщиной b; и S = (pD²) / 4 – если резистор выполнен из круглой проволоки; r – удельное сопротивление резистора; l – длина резистора.

Если резистор выполнен из нескольких участков (по типу пленочного), то сопротивление будет определяться формой последовательного или параллельного соединения участков. Например, для резистора, состоящего из трех участков (рис. 1.2), сопротивление участков пленки R₁ и R_2, соединенных последовательно, определяется суммой: R_å = R₁ + R₂, а участки R_å и R₃ соединены параллельно, поэтому для них результирующая расчетная формула будет иметь вид:

R = ,                              (1.2)

где R₁, R₂, R_{3 –} сопротивления соответствующих участков пленочного резистора.

Допуском называют установленные для данной совокупности ре­зисторов предельные отклонения от номинальной величины сопро­тивления.

Номинальной мощностью рассеяния называют мак­симально допустимую мощность, которую резистор может рассеи­вать при непрерывной электрической нагрузке и заданной темпера­туре окружающей среды, не изменяя параметров свыше норм, ус­тановленных техническими условиями.

Электрической прочностью резистора называют пре­дельное рабочее напряжение, которое кратковременно прикладывается к выводам резисто­ра без нарушения его работоспособности. Максимальное напряжение, которое может быть подано на резистор, не должно превышать значения, рассчитанного, исходя из номинальной мощности рассеяния и сопротивления:

P_ном = U_max² /R,                                                      (1.3)

откуда                                                     U_max =,

где R = R_{T –} ∆R – сопротивление резистора с учетом температурных изменений сопротивления. Для определения R_T существует формула:

R_T = R[1 + a(T – 20)],                                               (1.4)

где a – температурный коэффициент сопротивления резистора.

Допустимое напряжение резистора (U_доп) – характеристика, определяющая верхнюю границу использования резистора по напряжению. Для понимания этой характеристики можно воспользоваться упрощенной эквивалентной схемой резистора (рис. 1.3), а также формулой для расчета U_доп:

U_доп = ,                                               (1.5)

где P – мощность, выделяющаяся на резисторе; R_н – номинальное сопротивление; w = 2pf – круговая частота; С_{п –} паразитная емкость.

Уровень собственных шумов резистора определяется переменным электрическим напряжением на его зажимах вслед­ствие теплового изменения объемной концентрации электронов в его проводящем элементе. Кроме тепловых шумов, в проводящем элементе резистора с зернистой структурой возникают токовые шумы, связанные с изме­нением контактных сопротивлений между зернами проводящего элемента. 

Температурный коэффициент сопротивления резистора (ТКR или a) определяет изменение величины сопротивления резистора при изменении температуры на 1 °С.

Коэффициент напряжения характеризует нелинейную зависимость величины сопротивления резистора от приложенного напряжения, проявляющуюся в неметаллических проводящих эле­ментах. Для реостатов важной характеристикой является падение напряжения, для определения которого может быть использована формула :

∆U = IR,                                                             (1.6)

где I = jS; j – плотность
тока, S – площадь сечения резистора.

Стабильность резисторов характеризуется изменением величины сопротивления в результате влияния как внешних (влаж­ности, температуры), так и внутренних (физико-химических про­цессов в проводящем слое) факторов. Эти изменения могут быть как обратимыми (свойства резисторов восстанавливаются при прекращении действия воз­буждающего фактора), так и необратимыми (свойства резисторов не восстанавлива­ются).

Одним из сильнодействующих факторов, влияющих на стабильность резисторов, является влажность, вызывающая как обратимые, так и необратимые изменения сопротивления.

Стабильность резисторов к действию влаги оценивается коэффициентом влагостойкости, выражающим относительное изменение величины сопротивления резистора в условиях повышенной влаж­ности, по сравнению с величиной сопротивления в нормальных ус­ловиях за определенный период времени.

Старение резисторов характеризуется изменением величины сопротивления резистора от времени и происходит как при хранении, так и при эксплуатации. Причинами старения являются локальные перегревы проводящего элемента, электролитические процессы, процессы деструкции материалов под действием электрического поля, нагрева и неблагоприятных воздействий окружающей среды (влажности, химического загрязнения, солнечного света и др.).

ВЫВОД: основной характеристикой резисторов является сопротивление. Кроме номинального значения сопротивления, для резисторов важны такие характеристики как допуск, номинальная мощность рассеяния, электрическая прочность, температурный коэффициент сопротивления, уровень шумов, стабильность резисторов (в том числе стойкость к старению).