Podobnie jak wiele elementów elektronicznych, rezystory występują w wielu kształtach, rozmiarach, pojemnościach i typach. Istnieją również różnice w typowych wartościach szumu rezystora, tolerancji, mocy znamionowej, współczynnika temperaturowego, współczynnika napięcia, odpowiedzi częstotliwościowej, wielkości i niezawodności. Niektóre rezystory są idealne w niektórych aplikacjach i źródłem koszmarów rozwiązywania problemów w innych.
W tym przewodniku przyjrzymy się typom rezystorów i ich przypadkom użycia.
Rezystory składu węglowego
Rezystory o składzie węgla były kiedyś najbardziej popularnym rodzajem rezystorów ze względu na niski koszt i niezawodność. Rezystory o składzie węglowym wykorzystują solidny blok materiału wykonany z proszku węglowego, ceramiki izolacyjnej i materiału wiążącego. Odporność jest kontrolowana przez zmianę stosunku węgla do materiałów wypełniających.
Skład węgla w rezystorze zależy od warunków środowiskowych, zwłaszcza wilgotności. Z czasem zmienia się opór. Z tego powodu rezystory o składzie węgla mają słabą tolerancję rezystancji, zwykle tylko 5%. Rezystory składu węgla są również ograniczone do mocy znamionowej do 1 wata. W przeciwieństwie do ich słabych tolerancji i niskiej mocy, rezystory o składzie węgla mają dobrą charakterystykę częstotliwościową, dzięki czemu nadają się do zastosowań o wysokiej częstotliwości.
Rezystory z powłoką węglową
Rezystory z powłoką węglową wykorzystują cienką warstwę węgla na wierzchu pręta izolacyjnego, który jest cięty w celu utworzenia wąskiej, długiej ścieżki rezystancyjnej. Kontrolując długość ścieżki i jej szerokość, można precyzyjnie kontrolować opór z tolerancjami tak wąskimi, jak 1 procent.
Ogólnie rzecz biorąc, możliwości rezystora węglowego są lepsze niż rezystora składu węglowego, z mocą znamionową do 5 watów i lepszą stabilnością. Jednak odpowiedź częstotliwościowa jest gorsza ze względu na indukcyjność i pojemność spowodowaną ścieżką rezystancyjną wyciętą w folii.
Rezystory z powłoką metalową
Jednym z powszechnie stosowanych obecnie typów rezystorów osiowych są rezystory z metalową folią. Podobna w konstrukcji do rezystorów węglowych, główna różnica wynika z zastosowania stopu metalu jako materiału rezystancyjnego, a nie węgla.
Stop metalu, zazwyczaj stop niklowo-chromowy, zapewnia węższe tolerancje rezystancji niż rezystory z powłoką węglową z tolerancjami tak wąskimi jak 0,01 procent. Rezystory metalizowane są dostępne do około 35 watów. Jednak opcje rezystancji zaczynają spadać powyżej 1 lub 2 watów.
Rezystory z metalową folią charakteryzują się niskim poziomem szumów. Rezystory te są stabilne z niewielką zmianą rezystancji pod wpływem temperatury i przyłożonego napięcia.
Rezystory grubowarstwowe
Rezystory grubowarstwowe stały się popularne w latach 70. XX wieku i do dziś są powszechnymi rezystorami do montażu powierzchniowego. Są one wytwarzane w procesie sitodruku przy użyciu przewodzącego kompozytu ceramicznego i szklanego zawieszonego w cieczy. Po wykonaniu sitodruku rezystor jest wypalany w wysokich temperaturach w celu usunięcia cieczy i stopienia kompozytu ceramiczno-szklanego.
Początkowo rezystory grubowarstwowe miały słabą tolerancję. Obecnie są one dostępne z tolerancjami tak niskimi, jak 0,1% w pakietach, które mogą obsłużyć do 250 watów. Rezystory grubowarstwowe mają współczynnik wysokotemperaturowy, przy zmianie temperatury o 100 stopni Celsjusza, co skutkuje nawet 2,5-procentową zmianą rezystancji.
Rezystory cienkowarstwowe
Zapożyczone z procesów półprzewodnikowych, rezystory cienkowarstwowe są wytwarzane w procesie osadzania próżniowego zwanego napylaniem. Napylanie polega na osadzaniu cienkiej warstwy materiału przewodzącego na podłożu izolacyjnym. Ta cienka warstwa jest fototrawiona, aby stworzyć wzór rezystancyjny.
Dzięki precyzyjnemu kontrolowaniu ilości osadzonego materiału i wzoru rezystancyjnego można osiągnąć tolerancje tak wąskie, jak 0,01% za pomocą rezystorów cienkowarstwowych. Rezystory cienkowarstwowe są ograniczone do około 2,5 watów i niższych napięć niż inne typy rezystorów, ale są rezystorami stabilnymi. Istnieje cena za precyzję rezystorów cienkowarstwowych, które zazwyczaj są dwukrotnie wyższe niż rezystory grubowarstwowe.
Rezystory drutowe
Rezystory o najwyższej mocy i najdokładniejsze to rezystory drutowe, które rzadko są jednocześnie wysokiej mocy i precyzyjne. Rezystory drutowe są wytwarzane przez owinięcie drutu o wysokiej odporności, zwykle stopu niklowo-chromowego, wokół ceramicznej szpulki. Zmieniając średnicę, długość, stop drutu i wzór owijania, właściwości rezystora drutowego można dostosować do zastosowania.
Tolerancje rezystancji są tak wąskie, jak 0,005 procent dla precyzyjnych rezystorów drutowych i można je znaleźć przy mocy znamionowej do około 50 watów. Rezystory drutowe mocy zwykle mają tolerancję 5 procent lub 10 procent, ale mają moc znamionową w zakresie kilowatów.
Rezystory drutowe mają wysoką indukcyjność i pojemność ze względu na charakter konstrukcji, co ogranicza je do zastosowań o niskiej częstotliwości.
Potencjometry
Zmienianie sygnału lub dostrajanie obwodu jest powszechnym wymogiem dla wrażliwych aplikacji elektronicznych. Jednym z łatwych sposobów ręcznej regulacji sygnału jest zastosowanie zmiennego rezystora lub potencjometru. Potencjometry są powszechnie używane do analogowych wejść użytkownika, takich jak regulatory głośności. Mniejsze wersje do montażu powierzchniowego dostrajają lub kalibrują obwód na płytce drukowanej przed uszczelnieniem i wysłaniem do klientów.
Potencjometry mogą być precyzyjnymi, wieloobrotowymi rezystorami zmiennymi, ale często są to proste urządzenia jednoobrotowe, które przesuwają wycieraczkę wzdłuż przewodzącej ścieżki węglowej, aby zmienić rezystancję z bliskiej zera do wartości maksymalnej.
Potencjometry mają generalnie niską moc znamionową, słabą charakterystykę szumów i przeciętną stabilność. Jednak możliwość zmiany rezystancji i regulacji sygnału sprawia, że potencjometry są nieocenione w wielu projektach obwodów i prototypowaniu.
Inne typy rezystorów
Podobnie jak w przypadku większości komponentów, kilka specjalistycznych wariantów rezystorów zaspokaja potrzeby niszowe. Kilka z nich jest dość powszechnych, w tym element rezystancyjny w żarówce żarowej. Inne specjalne warianty rezystorów obejmują elementy grzejne, folię metalową, tlenki, boczniki, rezystory cermetalowe i siatkowe.
