Конструкции резисторов

Основным элементом конструкции любого резистора является резистивный элемент. Кроме того, существует ряд других элементов конструкции, которые определяют его свойства как конструктивно и технологически законченного дискретного элемента РЭА. Конструкция должна иметь основание или каркас, которые обеспечивают механическую прочность и жесткость всей конструкции и возможность укрепления на них всех остальных конструктивных элементов.

Для включения резистора в цепь необходимы выводы, с помощью которых должен быть создан надежный электрический контакт с резистивным элементом и удобное и надежное электрическое подсоединение при монтаже.

Обычно необходима также защита резистора, точнее резистивного слоя и места соединения выводов с ним, от действия влаги, загрязнений и механических повреждений.

Каждый из перечисленных элементов может влиять на свойства резистора, определяя значения его основных и паразитных параметров и их стабильность. В переменных резисторах к этим элементам конструкции добавляется скользящий подвижной контакт и механизмы, обеспечивающие перемещение и фиксацию контакта.

Габариты резистивного элемента определяются мощностью рассеивания. Выводные контакты резисторов с малыми габаритами, рассчитанные на малые мощности, являются элементами механического крепления, а также отводом для тепловой энергии, рассеиваемой на резисторе.

Сложные функции выводов выдвигают много противоречивых требований при конструировании. Действительно, для того чтобы резистор был достаточно прочным, не имел механических резонансов на низкой частоте и выводы эффективно отводили тепло, необходимо чтобы выводные концы от резистивного элемента до места пайки были, возможно, более короткими и жесткими и имели сравнительно большой диаметр. Но при этом пайка может привести к перегреву точек соединения резистивного элемента с выводами и ухудшению надежности.

Конструктивное сочетание – резистивный элемент и выводы – определяют такие характеристики резистора, как допустимая рассеиваемая мощность, устойчивость к механическим воздействиям, технологичность и надежность.

Для защиты резистора от действия влаги обычно резистивный элемент и часть выводов покрывают защитной пленкой, обладающей хорошей адгезией с металлом выводов и корпусом резистора.

На рис. 9.2 дана конструкция композиционного объемного резистора, состоящего из резистивного элемента (1), металлических выводов (2), запрессованных в него, и защитного слоя из диэлектрика (3).

В пленочных резисторах резистивным элементом является тонкая пленка, которая не может служить основанием конструкции. В качестве несущей основы у этих резисторов используется изоляционное основание в виде полых и сплошных цилиндров. Основной операцией при создании пленочных резисторов является нанесение резистивной пленки на изоляционное основание. Пленка должна сохранять сцепление с основанием длительное время и в сложных температурных режимов. Сопротивление резистора определяется составом пленки, ее толщиной и размерами основания. Кроме того, размеры основания наряду с выводами определяют отвод тепла, и чем на большую мощность рассчитан резистор, тем больше должна быть поверхность охлаждения и размеры изоляционного основания.

Схематическое изображение конструкции пленочного резистора дано на рис. 1.3, где 1 – резистивный элемент, 2 – основание, 3 – колпачок, 4 – выводы, 5 – защитное изоляционное покрытие.

Наиболее сложной частью таких конструкций является переход от резистивной пленки к выводам. Обычно на конец изоляционного основания, покрытого пленкой, насаживаются колпачки из проводящего материала с припаянными к ним выводами.

Соединение выводов и резистивного элемента должно быть механически прочным при механических воздействиях и при изменении температуры в широких пределах. Соединение может нарушиться из-за различных температурных коэффициентов линейного расширения материалов основания, резистивного слоя и выводов. Это выдвигает комплекс требований на допуска и технологию соединения.

Очевидно, что такое соединение является типичным электрическим контактом, в котором контактное усиление обеспечивается конструкцией колпачка, допусками на размеры колпачка и основания, технологией насадки колпачка на основание. Так как поверхность резистивной пленки и поверхность колпачка могут быть покрыты плохо проводящими пленками различной толщины, то переходное сопротивление соединения определяется сопротивлением прямого соединения металла колпачка и резистивной пленки, которое имеет место в отдельных точках, а также туннельной проводимостью. Резистивная пленка и место соединения выводов с ней являются наиболее уязвимыми для воздействия внешних факторов. В этом соединении могут происходить процессы, приводящие к изменению полного сопротивления резистора и даже к выходу его из строя. То обстоятельство, что в этом соединении может быть создано большое контактное усиление и что оно не подвергается разъединению, является благоприятным для обеспечения надежного контакта.

Влияние влаги на пленочный резистор проявляется в воздействии, во-первых, на резистивную пленку, что приводит к проникновению в ее поры пленки и промежутки между островками, а во-вторых, на соединение проводящая пленка – колпачок. Влагозащита осуществляется путем покрытия резистора и части выводов с колпачками защитной пленкой.

Конструкция переменных резисторов значительно сложнее, чем постоянных. Помимо резистивного элемента и электрических выводов, в начале и конце (а в некоторых конструкциях также и в промежуточных точках) должен быть выполнен подвижной скользящий контакт, предусмотрены элементы, обеспечивающие перемещение и фиксацию положения скользящего контакта, создание необходимого контактного усилия, возможность плавного перемещения его по резистивному элементу. Резистивный элемент в переменных резисторах выполняется так же, как и в постоянных. Он может быть пленочным или композиционным.

КОНДЕНСАТОРЫ