Rezystor metalowy jest prawdopodobnie najczęściej stosowanym rodzajem rezystora w elektronice. Nie tylko ze względu na niezawodność i niską tolerancję
W tym przewodniku poinformujemy Cię o funkcji i konstrukcji tego komponentu, wyjaśnimy jego zalety i wady oraz udzielimy wskazówek dotyczących zakupu.
Termin ten zwykle odnosi się do elementów z wyprowadzeniami osiowymi, chociaż rezystory cienkowarstwowe do montażu powierzchniowego wykorzystują tę samą technologię. Podsumowując, rezystor metalizowany jest najczęściej stosowanym typem rezystora. Pod względem wydajności, generalnie oferują one lepszą stabilność, dokładność i niezawodność w porównaniu do innych typów. Ponadto generowany przez nie szum jest niższy.
Rezystory metalizowane są bardzo często spotykane w urządzeniach przemysłowych. Pomagają one regulować przepływ prądu i zapobiegają uszkodzeniom termicznym. Znajdują również częste zastosowanie w urządzeniach gospodarstwa domowego. Tutaj pomagają chronić silniki i inne elementy maszyn. Inne obszary zastosowań obejmują urządzenia elektroniki użytkowej, takie jak telefony komórkowe, laptopy i telewizory. Tutaj również regulują przepływ prądu i przeciwdziałają przegrzaniu podczas długotrwałego użytkowania przy dużej mocy.
Działa podobnie jak zwykły rezystor: ogranicza prąd przepływający przez niego w obwodzie. Jest on wytwarzany przez próżniowe osadzanie warstwy metalu na cylindrycznym pręcie wykonanym z ceramiki o wysokiej czystości. Im grubsza warstwa metalu, tym bardziej stabilna - ale także niższa - wartość rezystancji. Jednakże inne czynniki, takie jak oporność właściwa użytego materiału i szerokość spiralnego cięcia, które wykonuje się później w ramach tego procesu, również mają duży wpływ.
Zazwyczaj stosuje się warstwy o grubości od 50 do 250 nanometrów, ponieważ mają one większą stabilność długoterminową. Osadzany metal to zwykle nikiel-chrom, ale do specjalnych zastosowań można również użyć innych stopów, takich jak złoto z platyną lub azotkiem tantalu.
Po nałożeniu warstwy montowane są metalowe zaślepki. Stykają się one z warstwą rezystora i zawierają połączenia osiowe. W następnej fazie produkcji rezystor jest przycinany do żądanej wartości, zwykle za pomocą lasera do wycięcia spirali w warstwie metalu.
Precyzja przycinania laserowego ma decydujące znaczenie dla tolerancji, tj. różnicy między wartością docelową a rzeczywistą zmierzoną. Ogólnie dostępne są tolerancje od 0,1% do 10%. Najczęściej spotykanymi wartościami są 1% i 5%. Rezystory metalizowane mają również dobry, ogólnie dodatni współczynnik temperaturowy wynoszący średnio 50 ppm/K (części na milion na Kelvin).
Ostatnim krokiem w procesie produkcji jest nałożenie warstwy ochronnej i oznaczeń. Warstwa ochronna jest niebieska i zazwyczaj składa się z żywicy nanoszonej pojedynczo w kilku warstwach. Na koniec dodawane są kolorowe pierścienie znakujące, aby wskazać wartość rezystancji warstwy metalu i inne istotne właściwości. Kodowanie kolorami odpowiada normie IEC 62. Cztery pierścienie oznaczają wartość rezystancji, a piąty tolerancję.
Odpowiednia wartość rezystancji, określona w omach - skrót Ω lub kOhm lub kΩ - zależy od rezystancji właściwej zastosowanego metalu i grubości jego warstwy.
Rezystory do montażu powierzchniowego wykorzystują tę samą podstawową technologię, ale opierają się na innej metodzie produkcji ze względu na odmienną konstrukcję mechaniczną.
Podobnie jak niemal każdy dyskretny element elektroniczny, rezystory z metalową warstwą mają swoje wady i zalety::
Zalety rezystorów metalizowanych
Wysoka precyzja: grubość warstwy jest łatwa do kontrolowania, proces produkcji jest zaawansowany, a wydajność stabilna.
Niski poziom szumów: współczynnik temperaturowy rezystora jest niewielki, dlatego trudno jest wytworzyć efekt mikrofonowania.
Wysoka stabilność: ceramiczny rdzeń o wysokiej czystości jest pokryty folią, dzięki czemu tlen atmosferyczny nie może utleniać powierzchni rezystora. Charakteryzuje się dobrą odpornością na wibracje i wstrząsy.
Wysoka obciążalność: rezystory z warstwą metalową mogą być również używane w aplikacjach o stosunkowo dużej mocy do około 5 watów. Dzięki niższemu współczynnikowi temperaturowemu lepiej nadają się do obwodów precyzyjnych niż rezystory z warstwą węglową.
Wady rezystorów metalizowanych
Wyższe koszty: rezystory z warstwą metalową są droższe niż rezystory z warstwą węglową, ponieważ koszty ich precyzyjnej produkcji są wyższe.
Wrażliwość na temperaturę: rezystory z warstwą metalową mogą pracować tylko w temperaturach do około 200 stopni Celsjusza.
Nie nadają się do wysokich częstotliwości: Nie nadają się do stosowania w obwodach wysokiej częstotliwości, ponieważ nie mogą obsługiwać częstotliwości powyżej około 100 megaherców ze względu na ich pojemność bierną.
Chociaż rezystory metaliwozane są również dostępne w pojedynczych sztukach, bardziej praktycznym rozwiązaniem jest zakup kompletnych zestawów o różnych wartościach rezystancji.
Rezystory do produkcji płytek drukowanych dostępne są w opakowaniach zbiorczych, co oznacza, że mogą być również przetwarzane przez maszyny typu pick-and-place.
Oprócz konstrukcji i wartości rezystancji, przy wyborze należy wziąć pod uwagę maksymalne obciążenie i najwyższą możliwą temperaturę pracy. Rezystory tego typu, ze względu na swój rozmiar i konstrukcję, nie nadają się do zastosowań, w których mogą występować skoki napięcia.
Bardziej sensowne są tutaj rezystory o strukturze węglowej, które znacznie lepiej tolerują stany przejściowe.
Czy te rezystory mogą mieć również indukcyjność?
Jak najbardziej, ze względu na spiralne cięcie użyte do zmniejszenia oporu. Chociaż dobrze nadają się do większości zastosowań, indukcyjność może wpływać na ich wydajność, jeśli są używane na przykład w zakresie mikrofal.
Jak należy odczytywać kolorowe pierścienie?
Pierwsze dwa pierścienie reprezentują pierwsze dwie cyfry wartości, natomiast trzeci pierścień wskazuje liczbę zer dodanych po tych cyfrach. Przykładowo, jeśli trzeci pierścień jest czerwony, do dwóch pierwszych cyfr dodawane są dwa zera. W przypadku, gdy trzeci pierścień ma kolor złoty, po pierwszych dwóch cyfrach występuje pięć zer. Czwarty pierścień określa tolerancję procentową: brązowy lub czerwony pasek oznacza tolerancję 1%, natomiast złoty lub srebrny pasek wskazuje tolerancję 10%.