Lek8(t1)

Тема: Провідникові матеріали. Матеріали високого питомого опору.
Ключові слова і фрази: Матеріали високого питомого опору. Основні властивості. Матеріали високого питомого опору. Манганін. Константан. Ніхром. Сплав МЛТ. Кермет. Вуглець. Металосиліциди. Напівпровідникові резистивні матеріали. Тонкоплівкові резистивні матеріали для ГІС.
Лекція № 8.
Матеріали високого питомого опору – це матеріали, проходження струму в яких призводить до енергетичних втрат. Вони використовуються для перерозподілу струмів та напруг в електричних колах.
Матеріали високого опру в РЕА в першу чергу використовуються для виготовлення резисторів. Тому вимоги до матеріалів дуже різноманітні, а діапазон параметрів резисторів надзвичайно широкий і для створення резисторів використовуються десятки різних матеріалів, кожен з яких має свої специфічні переваги та недоліки.
Для виготовлення резисторів необхідно мати матеріали, що дозволяють створювати опори від 1 до 109 Ом. Крім того ці опори повинні бути стабільні, тобто мати мінімальні оборотний (температурний) та необоротний (старіння) дрейфи питомого опору.
До матеріалів високого опору відносять: манганін, константан, ніхром, фехраль, сплаи МЛТ, кермет, метало силіциди та вуглець.
Манганін (
·v = (4,2...4,8)·10-5 Ом·м, ТКР = (5...30)·10-6 1/оС, Тпл = 960 оС) – сплав міді (85...89%), нікелю (2...3%), марганцю (11...13%). Характеризується низьким ТКР та малою термоЕРС при контакті з міддю.
З манганіну виготовляють провід діаметром ш 0,02...6 мм та стрічки товщиною 0,01...1 мм та шириною до 270 мм. Виготовляють також обмоточні проводи з емалевою (ПЭВММ – м’який манганін, ПЭВМТ – твердий манганін) та шовковою ізоляцією (ПШДММ та ПШДМТ), які використовують для створення резисторів високого класу точності.
Константан (
·v = (4,8...5,6)·10-5 Ом·м, ТКР = (0...6)·10-5 1/оС) – сплав міді (50...59%), нікелю (39...40%) та марганцю (1...2%). В багатьох складах константану ТКР майже не змінюється з температурою. Недоліком є значна термо-ЕРС (40...50 мкВ/оС) в парі з міддю, що обмежує його використання в резисторах але дозволяє створювати термопари. Для термопар використовують ізольовану константанову проволоку в спаї з міддю. Використовується також для нагрівальних приладів, що працюють при температурі до 450 оС. (Тпл = 1260 оС).
Ніхром (
·v = (1,0...1,4)·10-6 Ом·м, ТКР = (1...2)·10-4 1/оС) – сплав нікелю (55..78%), хрому(15...23%), марганцю (1,5%). Сплав – жаростійкий, що пояснюється значною стійкістю до окислювання при високих температурах (гранично допустима робоча температура 1000...1200 оС. Використовується для нагрівальних елементів, для виготовлення мікропроводів ш 0,01...0,4 мм та в мікроелектроніці для виготовлення плівкових резисторів.
Сплав МЛТ (
·v = (1,0...3,0)·10-4 Ом·м, ТКР = 7·10-4 1/оС) – сплав кремнію (43,6 %), хрому (17,6%), заліза (14,1 %), вольфраму (24,7 %) крім цього в його склад входять алюміній та хром – менше 1%.Характеризується високою хімічною стійкістю та стабільністю параметрів. Сплав випускають в вигляді порошку сірого кольору та використовують для виготовлення метало плівкових резисторів різного призначення.
Кермет (RS = 3,5·106 Ом/, ТКР = 7·10-4 1/оС) – метало діелектрична композиція з благородних та тугоплавких матеріалів (Ag, Au, W) та діелектриків (SiO, Ta2O3, WO2, SiO2 та інші) з неорганічною зв’язувальною речовиною (скло, кераміка). Використовується для виготовлення резисторів НВЧ навантажень а також для виготовлення товсто плівкових резисторів в мікроелектроніці.
Металосиліциди (
·v = (5...35,0)·10-6 Ом·м, ТКР = (5...25)·10-4 1/оС) – сплави металів (Cr, Ns, Si) з кремнієм. Використовуються для виготовлення тонкоплівкових резисторів з RS = 0,05...3,0·103 Ом/.
Вуглець (
·v = (1...1,2)·10-5 Ом·м, ТКР = 1·10-4 1/оС) – хімічний елемент, який використовується при виробництві резисторів. В якості сировини для виробництва електровугільних виробів використовують сажу та графіт. Сажа отримується піролітичним ( термічне розкладення газоподібних вуглеводів ( метан, бензин...) без доступу кисню) способом. Для отримання деталей роздрібнена маса зі зв’язкою (різні смоли або скло) спікається в відповідних формах. Для поліпшення характеристик (ТКР) використовують боровуглицеві плівки (C3H7)3B або (C4H9)3B, які використовуються як плівкові резистори та входять в склад резисторів МЛТ.
Напівпровідникові резистивні матеріали.
Напівпровідники – велика група матеріалів з електронною провідністю, значення якої лежить між провідністю провідників і діелектриків. Завдяки високому питомому опору напівпровідники можуть використовуватися як резистивні матеріали. Однак для них характерна висока температурна нестабільність, тому вони використовуються в основному як датчики температур в системах теплового контролю та регулювання. Таким матеріалом є оксид олова SnO2. В залежності від призначення його легують CoO - терморезистори, In2O3 – прозорі електропровідні плівки, Sb2O3 (оксид сурми) – резистори з підвищеним робочим температурним діапазоном до 800...900 оС.
Плівкові резистині матеріали для ГІС.
Плівкові резистині матеріали є двох груп: матеріали для товстоплівкових резисторів та матеріали для тонкоплівкових резисторів.
Для товстоплівкових резисторів використовуються пасти, в яких наповнювачем є срібно кадмієвий сплав та порошок з сплаву МЛТ, зв’язкою - скло або смоли. Регулювання питомого опору відбувається зміною відношення струмопровідної та діелектричної фаз в пасті та ступенем окислення паладію при нанесенні.
Для тонкоплівкових використовують хром, ніхром, сплав МЛТ, метало силіциди. Основні характеристики плівкових резисторів наведені в табл.
Таблиця
Основні характеристики плівкових резисторів.
Тип резистора
RS, Ом/
Rном, кОм
ТКР, 106 1/оС

Напівпровідниковий
2,5...300
1...20
0,5...25

Тонкоплівковий
(0,4...10)·103
1...50
±100

Товстоплівковий
(50...10)·104
1...1000
±250

Надпровідникові матеріали.
Надпровідникові матеріали – матеріали опір яких стрибком спадає до нуля в разі охолодження до критичної температури. Її значення залежить від напруженості магнітного поля, яке створюють зовнішнім джерелом, або від струму, що протікає у провіднику. В разі досягнення значення цього поля надпровідник може перейти провідниковий стан стрибком. До надпровідників відносяться – свинець, олово, індій, ніобій та телур. Використовуються в вигляді тонких плівок в кріоелектроніці.

Тема: Резистори для навісного монтажу, друкованих план та ІМС.
Лекція №9. Резистори постійного та змінного опору. Класифікація. Основні характеристики та еквівалентні схеми. Ряди номінальних значень опору і ряди допусків. Конструктивні типи резисторів різного призначення (навісні, для друкованого монтажу, надвисокочастотні та інші). Резистори для гібридних та інтегральних мікросхем.

Лекція № 9.
Ключові слова і фрази: Резистори. Резистори постійного та змінного опору. Класифікація. Основні характеристики та еквівалентні схеми. Ряди номінальних значень опору резисторів. Ряди допусків. Конструктивні типи резисторів різного призначення. Резистори для навісного монтажу. Резистори для друкованого монтажу. Резистори для гібридних мікросхем. Резистори для інтегральних мікросхем.

Резистори постійного та змінного опору.
Резистор - дискретний ЕРЕ на основі провідника з визначеним активним опором. Принцип дії резисторів оснований на використанні властивостей матеріалів створювати опір струмові, що протікає по них.
За характером зміни опору розрізняють на резистори постійного, змінного опору, підстроювальні та спеціальні.
Резистори постійного опору – резистори, опір яких під час експлуатації та регулювання не змінюється. Використовуються як навантаження підсилювальних каскадів, в фільтрах кіл живлення та подільників напруги, добав очних опорів та шунтів вимірювальних приладів та інше. В складних РЕА кількість резисторів може сягати до декілька тисяч. Тому основні типи резисторів стандартизовані і є виробами масового виробництва.
Резистори змінного опору – резистори, опір яких регулюються під час експлуатації. Такий резистор має додатковий третій вивід, з’єднаний з рухомим контактом, який можна плавно переміщувати вздовж струмопровідного елементу. Використовуються для плавного регулювання підсилення , рівнів напруг та інше. Багато резисторів змінного опору стандартизовані та є виробами масового виробництва.
Резистори підстроювальні – це резистори, опір яких має змінюватися при заводських регулюваннях та залишатися постійним в процесі експлуатації. Призначені для точної установки значення опору при разовому чи періодичному регулюванню. Підстроювальні резистори – це спрощений варіант резисторів змінного опору, який розрахований на незначну кількість циклів настроювання (до 103 циклів) та мають стопор.
Спеціальні резистори – резистори, опір яких змінюється під дією зовнішніх чинників. До них відносяться:
Варистори – напівпровідникові резистори, опір яких зменшується при збільшенні підведеної напруги. Використовуються в стабілізаторах та обмежувачах напруги.
Фоторезистори – опір залежать від освітлення. Використовуються як датчики освітленості в системах автоматики та телеметрії. У парі зі світлодіодом фоторезистор утворює оптрон – прилад, вякому конструктивно пов’язані між собою джерело та приймач світла оптичним каналом.
Тензорезистори – резистори, опір яких змінюється при механічних деформаціях. Виготовляються з фольги чи дроту, що приклеюється на гнучку основу, або у вигляді напівпровідникових пластин чи плівок. Використовуються в різних датчиках механічних величин (переміщення, тиску таке інше).
Терморезистори – резистори, які мають значну залежність опору від температури, найчастіше це нелінійна залежність. Поділяються на термістори (ТКР – негативний) та позистори (ТКР – позитивний). Використовуються як датчики температури в вимірювальних приладах та колах термостабілізації.
Класифікація резисторів.
Всі резистори в залежності від типу резистивного матеріалу можна розділити:
недротяні – резистивний елемент виконаний з композитних матеріалів, тонких плівок та інше.
дротяні – резистивний елемент виготовлено з проволоки (дроту) із сплаву з високим питомим опором.
За призначенням:
загального призначення – призначені для використання в електричних колах, які не потребують специфічних властивостей та параметрів. ;
спеціального призначення – мають специфічні властивості та параметри, наприклад: прецизійні, високочастотні, високомегаомні, високовольтні.
За експлуатаційними характеристиками:
термо- та вологостійкі;
вібро- та удароміцні;
високонадійні та інші.
Позначення резисторів.
Резистор, що виготовляються промисловістю мають три види позначень. В найстарішому позначенні резисторів постійного опору використовувалося три букви:
перша – вид провідникової частини резистивного елементу (У –вуглеродисті, К – композиційні, М – металоплівкові, П - дротяні);
друга – вид захисту ( Л – лаковані, Г – герметичні, Э – емальовані та інше);
третя – особливі властивості резистора або його призначення (Т – теплостійкі, П – прецизійні, В – високовольтні).
Наприклад – МЛТ – метало плівкові, лаковані, термостійкі; БЛП – боровуглицеві, лаковані, прецизійні, КИМ – композиційний, ізольований, малогабаритний.
В відповідності до ГОСТ 13453-68 з 1968 по 1980 роки було введене наступне позначення резисторів:
- перший індекс – позначає тип резистора (С – постійні, СП – змінні, СТ – текрморезистори, СН – варистори);
- другий (цифра) – позначає матеріал:
1 – недротяні поверхневі, вуглецеві та боровуглецеві;
2 - недротяні поверхневі, металоплівкові та металооксидні;
3 - недротяні поверхневі, композиційні;
4 – недротяні об’ємні, композиційні;
5 – дротяні;
6 – резистори НВЧ.
- третій індекс позначає конструкційний варіант виконання резисторів однієї групи.
Наприклад, С5-5 – постійний дротяний резистор 5-го варіанту виконання.
З 1980 року діє така система позначень, яка складається теж з трьох елементів:
- перший індекс позначає тип резистора (Р – резистори постійні, РП – резистори змінні, ТР – терморезистори з відємним ТКР, ТРП - терморезистори з додатнім ТКР, ВР - варистор постійний, ВРП – варистор змінний).
- другий індекс позначає тип матеріалу:
1 – недротяні;
2 – дротяні.
Для терморезисторів та варисторів тип матеріалу не позначається , а іде лише порядковий номер розробки.
Наприклад, ТР-7 – терморезистор з від’ємним ТКР з прядковим номером розробки 7.
- третій індекс – це порядковий номер розробки конкретного типу резистораю
Наприклад, Р1-26 – постійний недротяний резистор з порядковим номером 26.
В конструкторській документації крім того надаються наступні параметри: номінальний опір, номінальна потужність, допуск на опір, для змінних резисторів – вид функціональної характеристики. Надається також номер ГОСТА чи ТУ.
Наприклад, Резистор С4-0,25 30 Ом±10% ОЖО. 467.030 ТУ або СП3-23а-1Вт 470 кОм±30% -А ОЖО. 468.148 ТУ.
Для мініатюрних резисторів прийнята кодована система позначень (ГОСТ 11076-64). Номінальний опір позначається умовно:
Ом – R, E або без букви; кОм – K; МОм –M, ГОм – G, ТОм – T.
Ставиться буква на місці коми. Наприклад, 5К6 – 5,6 кОм; 1G2 – 1,2 ГОм.
Допуск кодується буквою, що ставиться після коду номінального значення: ±20% - M; ±10% - K; ±5% - J; ±2% - G; ±1% - F; ±0,5% - D; ±0,25% - C; ±0,1% - B.
Наприклад, 4K7М – резистор номінальним опором 4,7 кОм з допуском ±20%.




































Приложенные файлы

  • doc 18814164
    Размер файла: 81 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий