Concetti fondamentali sui resistori

Che cos'è un resistore?

Il resistore è il più comune e noto dei componenti elettrici passivi. Un resistore resiste o limita il flusso di corrente elettrica in un circuito. Ci sono vari usi per i resistori: caduta di tensione, limite di corrente, attenuazione di segnali, funzione di riscaldatore, fusibile o per carichi elettrici e dividere le tensioni.

Introduzione

I principi di base dei resistori spiegano i vari tipi di resistore e la terminologia comune, prima di mostrare un riepilogo di prodotti a resistore e le varie tecnologie.

Che cos'è la legge di Ohm?

La legge di Ohm è una semplice equazione che mostra la relazione tra resistenza, tensione e corrente attraverso un filo metallico, o qualche altro tipo di materiale resistivo. In termini matematici, la legge di Ohm si scrive così:

dove I è la corrente (ampere), V è la tensione e R è la resistenza.

La legge di Ohm può anche mostrare la relazione tra resistenza, tensione e potenza usando la seguente equazione:

dove P è la potenza (watt), V è la tensione e R è la resistenza.

Tipi di resistori

Resistori fissi

In un resistore fisso il valore della resistenza non può cambiare.

Resistori variabili

In un resistore variabile il valore della resistenza può essere regolato con una rotazione dell'asse o un cursore a scorrimento. Questi tipi sono anche chiamati potenziometri o reostati e permettono di modificare la resistenza del dispositivo a mano.

Resistori non lineari

Un resistore non lineare ha resistenze che variano significativamente con la tensione, la temperatura o la luce applicata. I tipi di resistori non lineari sono varistori, termistori e fotoresistori.

Terminologia comune dei resistori

Valore di resistenza critica

Il valore massimo di resistenza nominale al quale può essere caricata la potenza nominale senza superare la tensione massima di lavoro. La tensione nominale è uguale alla tensione massima di lavoro nel valore di resistenza critica.

Curva di riduzione delle prestazioni

La curva che esprime la relazione tra la temperatura ambiente e il valore massimo di potenza caricabile in modo continuo alla sua temperatura, generalmente espressa in percentuale.

Tensione di rigidità dielettrica

La tensione nominale che può essere applicata a un punto prestabilito tra l'elemento resistivo e il rivestimento esterno o tra l'elemento resistivo e la superficie di montaggio, senza causare la perforazione del dielettrico.

Tensione massima di sovraccarico

Il valore massimo di tensione che può essere applicato ai resistori per un breve periodo nella prova di sovraccarico. Tipicamente la tensione applicata nella prova di sovraccarico di breve durata è 2,5 volte più grande della tensione nominale. Tuttavia, non deve superare la tensione massima di sovraccarico.

Tensione massima di lavoro (o tensione massima dell'elemento limitante)

Il valore massimo della tensione continua (c.c.) o della tensione alternata (c.a.) (RMS) che può essere applicato continuamente a resistori o elementi. Tuttavia, il valore massimo della tensione applicabile è la tensione nominale al valore di resistenza critica o inferiore.

Rumore

Il rumore è un segnale c.a. indesiderato proveniente dall'interno del resistore. Il rumore resistivo può avere effetti devastanti su segnali di basso livello, amplificatori di carica, amplificatori ad alto guadagno e altre applicazioni sensibili al rumore. L'approccio migliore è quello di utilizzare tipi di resistori con un rumore basso o minimo nelle applicazioni sensibili al rumore.

Potenza nominale

Le potenze nominali sono basate sulle dimensioni fisiche, sul cambiamento ammissibile della resistenza per la vita prevista, sulla conducibilità termica dei materiali, sui materiali isolanti e resistivi e sulle condizioni operative ambientali. Per i migliori risultati, impiegare i resistori dalle dimensioni fisiche più grandi a valori inferiori della loro temperatura e potenza nominale massima.

Temperatura ambiente nominale

La massima temperatura ambiente alla quale i resistori sono in grado di funzionare continuamente con la potenza nominale prescritta. La temperatura ambiente nominale si riferisce alla temperatura intorno ai resistori all'interno dell'apparecchiatura, non alla temperatura dell'aria all'esterno di questa.

Terminologia comune dei resistori

Potenza nominale

La quantità massima di potenza che può essere caricata continuamente su un resistore a una temperatura ambiente nominale. I prodotti di rete e in array hanno una potenza nominale sia per contenitore che per elemento.

Tensione nominale

Il valore massimo della tensione continua (c.c.) o della tensione alternata (c.a.) (RMS) che può essere applicato continuamente ai resistori alla temperatura ambiente nominale.

Affidabilità

L'affidabilità è la probabilità che un resistore (o qualsiasi altro dispositivo) svolga la sua funzione desiderata. Ci sono due modi di definire l'affidabilità. Uno è il tempo medio tra guasti (MTBF) e l'altro è il tasso di guasto per 1000 ore di funzionamento. Entrambi questi criteri di valutazione dell'affidabilità devono essere determinati con un gruppo specifico di prove e una definizione di ciò che è il fine vita di un dispositivo, come un cambiamento massimo di resistenza o un guasto catastrofico (corto o aperto). Diversi studi statistici sono utilizzati per arrivare a questi tassi di guasto e grandi campioni sono testati alla massima temperatura nominale con carico nominale fino a 10.000 ore (24 ore al giorno per circa 13 mesi). L'affidabilità è generalmente più alta a livelli di potenza più bassi.

Tolleranza del resistore

La tolleranza del resistore è espressa come le deviazioni dal valore nominale in percentuale ed è tipicamente misurata a 25 °C. Il valore di un resistore cambia anche con la tensione applicata (VCR) e la temperatura (TCR). Per le reti, la tolleranza assoluta dei resistori si riferisce alla tolleranza generale della rete. La tolleranza del rapporto si riferisce alla relazione di ogni resistore con gli altri nel contenitore.

Stabilità

La stabilità è il cambiamento di resistenza nel tempo a un valore specifico di carico, livello di umidità, stress o temperatura ambiente. Quando queste sollecitazioni sono ridotte al minimo, migliore è la stabilità.

Coefficiente di temperatura della resistività (TCR, anche noto come RTC)

Il TCR è espresso come il cambiamento di resistenza in ppm (0,0001%) a ogni grado Celsius di cambiamento di temperatura. Il TCR tipicamente ha un riferimento a + 25 °C e cambia all'aumentare (o al diminuire) della temperatura. Un resistore con un TCR di 100 ppm/°C cambierà dello 0,1% su una variazione di 10 °C e dell'1% su una variazione di 100 °C. Nel contesto di una rete resistiva, il valore TCR è chiamato TCR assoluto in quanto definisce il TCR di uno specifico elemento resistivo. Il termine corrente superficiale TCR si riferisce alla differenza di TCR tra ogni specifico resistore in una rete.

Temperatura nominale

La temperatura nominale è la massima temperatura ammissibile alla quale può essere utilizzato il resistore. È generalmente definita con due temperature. Ad esempio, un resistore può essere valutato a pieno carico fino a +70 °C e a carico ridotto a vuoto a +125 °C. Questo significa che con certe variazioni di resistenza ammissibili durante la sua vita, il resistore può essere utilizzato a +70 °C alla potenza nominale. Può anche funzionare con temperature superiori a +70 °C se il carico è ridotto, ma in nessun caso la temperatura deve superare la temperatura di progetto di +125 °C con una combinazione di temperatura ambiente e autoriscaldamento dovuta al carico applicato.

Coefficiente di tensione della resistività (VCR)

Il coefficiente di tensione è il cambiamento della resistenza con la tensione applicata. Questo è completamente diverso e in aggiunta agli effetti dell'autoriscaldamento quando viene applicata la potenza. Un resistore con un VCR di 100 ppm/V cambierà dello 0,1% su una variazione di 10 V e dell'1% su una variazione di 100 V. Nel contesto di una rete resistiva, questo valore VCR è chiamato VCR assoluto in quanto definisce il VCR di uno specifico elemento resistivo. Il termine corrente superficiale VCR si riferisce alla differenza di VCR tra ogni specifico resistore in una rete.

* Tecnologia dei resistori offerta anche da altre divisioni di Vishay

Tabella 1: Resistori per montaggio superficiale / substrati / saldabili a filo

* Tecnologia dei resistori offerta anche da altre divisioni di Vishay

Tabella 2: Resistori a conduttori assiali / a foro passante

Tecnologie dei resistori fissi

A filo avvolto (montaggio superficiale / con conduttori)

Un tipo di resistore costruito avvolgendo un filo metallico, come il nichelcromo, su una forma isolante, come un nucleo ceramico, plastico o in vetroresina.

Power Metal Strip® / Elemento metallico (montaggio superficiale / con conduttori)

Un tipo di resistore costruito utilizzando una lega metallica solida, come il nichelcromo o il rame-manganese, come elemento resistivo, che viene poi saldato ai terminali in rame. Utilizzato in applicazioni di rilevamento della corrente e di shunt.

Film (montaggio superficiale / con conduttori)

Film metallico (con conduttori/MELF)

Un tipo di resistore cilindrico costruito depositando un elemento resistivo costituito da un sottile film conduttore di metallo o in lega metallica, come il nichelcromo, su un nucleo cilindrico in ceramica o vetro. La resistenza è controllata tagliando un solco elicoidale attraverso il film conduttore.

Metallo-ossido (con conduttori)

Un tipo di resistore cilindrico che utilizza materiali tipo l'ossido di rutenio o di stagno come elemento resistivo. Questi resistori possono essere eccellenti dispositivi ad alta tensione o ad alta potenza.

Film spesso (resistori in chip/array di chip/reti)

Resistore a film appositamente costruito a montaggio superficiale che trasporta un'elevata potenza per le sue dimensioni. Per i resistori a film spesso, il "film" di ossido di rutenio viene applicato con la tradizionale tecnologia serigrafica.

Film sottile (resistori in chip/array di chip/reti)

Un tipo di resistore in film a montaggio superficiale con un elemento resistivo relativamente sottile, misurato in angstrom (milionesimi di pollice). I resistori a film sottile sono realizzati tramite polverizzazione ionica (nota anche come deposizione sotto vuoto) di un materiale resistivo, come il nitruro di nichel o di tantalio, sulla superficie di un substrato.

Film di carbonio (con conduttori/MELF)

Una descrizione generale della classe di resistori cilindrici realizzati depositando uno strato di carbone sulla superficie di un isolante centrale.

Lamina metallica (montaggio superficiale/con conduttori)

Un tipo di resistore costruito per foto-fabbricazione di un metallo omogeneo in un modello specifico su un substrato ceramico. La combinazione unica di materiali e costruzione si traduce in un prodotto con caratteristiche prestazionali ineguagliabili e alta affidabilità.

Composizione (con conduttori)

Composizione di carbone

Una descrizione generale della classe di resistori costruiti da un nucleo resistivo in miscela di carbone e un nucleo isolante esterno stampato.

Composizione ceramica

Un tipo di resistore che consiste in una miscela di argilla, allumina e carbone pressurizzata in un nucleo resistivo e poi ricoperta da un nucleo isolante esterno stampato.