5. Проволочные резисторы.

Как уже отмечалось, основным элементом конструкции постоянного резистора является резистивный элемент, который может быть либо пленочным, либо объемным.

Величина объемного сопротивления материала определяется количеством свободных носителей заряда в материале, температурой, напряженностью поля и т.д. и определяется известным соотношением

(1.13)

где  - удельное электрическое сопротивление материала, l - длина резистивного слоя, s - площадь поперечного сечения резистивного слоя.

Постоянный проволочный резистор, являющийся представителем резисторов с объемным резистивным элементом, представляет собой изоляционный каркас, на который намотана проволока с высоким удельным электрическим сопротивлением.

В чистых металлах всегда имеется большое количество свободных электронов, поэтому они имеют малую величину r и для изготовления резисторов не применяются. Для изготовления проволочных резисторов применяют сплавы никеля, хрома и т.д., , имеющих высокое удельное сопротивление, хорошую теплостойкость и малый температурный коэффициент сопротивления (например, манганиновую (сплав на основе меди с добавкой марганца (11,5—13,5 %) и никеля (2,5—3,5 %)), нихромовую (55—78 % никеля, 15—23 % хрома, с добавками марганца, кремния, железа, алюминия) или константановую (сплав на основе меди (Cu) (около 59%) с добавкой никеля (Ni) (39—41%) и марганца (Mn) (1—2%)) проволоку).

Снаружи резистор покрывают термостойкой силикатной эмалью, спрессовывают пластмассой либо герметизируют металлическим корпусом, закрываемым с торцов керамическими шайбами.

Эти резисторы обладают очень высокой допустимой мощностью рассеивания (десятки ватт) при относительно небольших размерах, высокой точностью и хорошей температурной стабильностью. Постоянные проволочные резисторы имеют номиналы 3 Ом — 51 кОм и номинальную мощность до 150 Вт.

Различают резисторы с однослойной и многослойной намотками. Так как резисторы изготавливают путем намотки провода на каркас, то они имеют большую индуктивность и собственную емкость. Для уменьшения индуктивности применяют бифилярную намотку, при которой обмотку резистора выполняют сдвоенным проводом, благодаря чему поля расположенных рядом витков направлены навстречу друг другу и вычитаются.

Уменьшение индуктивности достигается также путем намотки на плоский каркас. Недостатком бифилярной намотки является большая собственная емкость. Для получения малой индуктивности и емкости применяют разбивку обмотки на несколько секций, в каждой из которых поочередно меняется направление намотки. Проволочные резисторы значительно дороже тонкопленочных, поэтому применяют их в тех случаях, когда характеристики тонкопленочных резисторов не удовлетворяют предъявляемым требованиям.

6. Резисторы с углеродной пленкой.

Для расчета сопротивления тонких пленок пользуются понятием удельного поверхностного сопротивления s , под которым понимается сопротивление тонкой пленки, имеющей в плане форму квадрата. Величина s связана с величиной  и может быть получена из 2.1, если принять в ней s = dw , где w - ширина резистивной пленки, d - толщина резистивной пленки.

Тогда

(2.2) (1.14)

где - удельное поверхностное сопротивление, зависящее от толщины пленки  и имеющее размерность Ом/ (Ом/квадрат). Если l = w, то R=s, причем величина сопротивления не зависит от размеров сторон

На рисунке представлено устройство пленочного резистора. На диэлектрическое цилиндрическое основание 1 нанесена резистивная пленка 2. На торцы цилиндра надеты контактные колпачки 3 из проводящего материала с припаянными к ним выводами 4. Для защиты резистивной пленки от воздействия внешних факторов резистор покрывают защитной пленкой 5.

Токопроводящий слой представляет собой пленку пиролитического углерода. Эти резисторы являются резисторами широкого применения с допусками ±5, ±10 или ±20% и мощностью от 0,125 до 2 Вт.

Сопротивление такого резистора определяется соотношением

(1.15)

где l - длина резистора (расстояние между контактными колпачками), D - диаметр цилиндрического стержня.на резистора.

Такая конструкция резистора обеспечивает получение сравнительно небольших сопротивлений ( сотни Ом ). Для увеличения сопротивления резистора резистивнную пленку 2 наносят на поверхность керамического цилиндра 1 в виде спирали).

Сопротивление такого резистора определяется соотношением

(1.16)

где t - шаг спирали, а - ширина канавки (расстояние между соседними витками спирали), N=l/T - число витков спирали.