SMD-Widerstände – Typen, Parameter und Eigenschaften

Ein Widerstand ist ein Element, das einen gewissen Widerstand aufweist; Es wird in der Elektronik und Elektrotechnik verwendet, um den Strom zu begrenzen oder die erforderliche Spannung zu erhalten (z. B. mithilfe eines Widerstandsteilers). SMD-Widerstände sind oberflächenmontierte Widerstände, also oberflächenmontierte Widerstände.

Die Hauptmerkmale von Widerständen sind der Nennwiderstand, gemessen in Ohm, der von der Dicke, Länge und dem Material der Widerstandsschicht sowie der Verlustleistung abhängt.

Elektronische Bauteile zur Oberflächenmontage zeichnen sich durch ihre geringen Abmessungen aus, da sie entweder über keine Anschlussklemmen im klassischen Sinne verfügen. Masseninstallationsartikel haben lange Vorlaufzeiten.

Bisher wurden beim Zusammenbau elektronischer Geräte die Schaltungskomponenten miteinander verbunden (Klappmontage) oder durch die Leiterplatte in die entsprechenden Löcher geführt. Strukturell sind ihre Anschlüsse bzw. Kontakte in Form von metallisierten Pads am Körper der Elemente ausgeführt.Bei Mikroschaltungen und oberflächenmontierbaren Transistoren verfügen die Elemente über kurze, starre „Beine“.

Eines der Hauptmerkmale von SMD-Widerständen ist ihre Größe. Dies ist die Länge und Breite der Box. Gemäß diesen Parametern werden Elemente ausgewählt, die dem Layout der Platine entsprechen. Normalerweise werden die Abmessungen in der Dokumentation in abgekürzter Form mit einer vierstelligen Zahl geschrieben, wobei die ersten beiden Ziffern die Länge des Elements in mm und das zweite Zeichenpaar die Breite in mm angeben. In der Realität können die Abmessungen jedoch je nach Art und Serie der Elemente von den Markierungen abweichen.

Typische Größen von SMD-Widerständen und ihre Parameter

 Abbildung 1 – Bezeichnungen zur Dekodierung von Standardgrößen.

1. SMD-Widerstände 0201:

L = 0,6 mm; B = 0,3 mm; H = 0,23 mm; L1 = 0,13 m.

• Nennbereich: 0 Ohm, 1 Ohm – 30 MΩ

• Zulässige Abweichung vom Nennwert: 1 % (F); 5 % (J)

• Nennleistung: 0,05 W

• Betriebsspannung: 15V

• Maximal zulässige Spannung: 50 V

• Betriebstemperaturbereich: –55 — +125 °C

2. SMD-Widerstände 0402:

L = 1,0 mm; B = 0,5 mm; H = 0,35 mm; L1 = 0,25 mm.

• Nennbereich: 0 Ohm, 1 Ohm – 30 MΩ

• Zulässige Abweichung vom Nennwert: 1 % (F); 5 % (J)

• Nennleistung: 0,062 W

• Betriebsspannung: 50V

• Maximal zulässige Spannung: 100 V

• Betriebstemperaturbereich: –55 — +125 °C

3.SMD-Widerstände 0603:

L = 1,6 mm; B = 0,8 mm; H = 0,45 mm; L1 = 0,3 mm.

• Nennbereich: 0 Ohm, 1 Ohm – 30 MΩ

• Zulässige Abweichung vom Nennwert: 1 % (F); 5 % (J)

• Nennleistung: 0,1 W

• Betriebsspannung: 50V

• Maximal zulässige Spannung: 100 V

• Betriebstemperaturbereich: –55 — +125 °C

4. SMD-Widerstände 0805:

L = 2,0 mm; B = 1,2 mm; H = 0,4 mm; L1 = 0,4 mm.

• Nennbereich: 0 Ohm, 1 Ohm – 30 MΩ

• Zulässige Abweichung vom Nennwert: 1 % (F); 5 % (J)

• Nennleistung: 0,125 W

• Betriebsspannung: 150V

• Maximal zulässige Spannung: 200 V

• Betriebstemperaturbereich: –55 — +125 °C

5. SMD-Widerstände 1206:

L = 3,2 mm; B = 1,6 mm; H = 0,5 mm; L1 = 0,5 mm.

• Nennbereich: 0 Ohm, 1 Ohm – 30 MΩ

• Zulässige Abweichung vom Nennwert: 1 % (F); 5 % (J)

• Nennleistung: 0,25 W

• Betriebsspannung: 200V

• Maximal zulässige Spannung: 400 V

• Betriebstemperaturbereich: –55 — +125 °C

6. SMD-Widerstände 2010:

L = 5,0 mm; B = 2,5 mm; H = 0,55 mm; L1 = 0,5 mm.

• Nennbereich: 0 Ohm, 1 Ohm – 30 MΩ

• Zulässige Abweichung vom Nennwert: 1 % (F); 5 % (J)

• Nennleistung: 0,75 W

• Betriebsspannung: 200V

• Maximal zulässige Spannung: 400 V

• Betriebstemperaturbereich: –55 — +125 °C

7. SMD-Widerstände 2512:

L = 6,35 mm; B = 3,2 mm; H = 0,55 mm; L1 = 0,5 mm.

• Nennbereich: 0 Ohm, 1 Ohm – 30 MΩ

• Zulässige Abweichung vom Nennwert: 1 % (F); 5 % (J)

• Nennleistung: 1W

• Betriebsspannung: 200V

• Maximal zulässige Spannung: 400 V

• Betriebstemperaturbereich: –55 — +125 °C

Wie Sie sehen können, nimmt die Nennverlustleistung mit zunehmender Größe des Chipwiderstands zu. In der folgenden Tabelle wird diese Abhängigkeit deutlicher dargestellt, ebenso wie die geometrischen Abmessungen anderer Widerstandstypen:

Tabelle 1 – Kennzeichnung von SMD-Widerständen

Abhängig von der Größe kann eine von drei Arten der Widerstandskennzeichnung verwendet werden. Es gibt drei Arten von Markierungen:

1. Mit 3 Ziffern. In diesem Fall bedeuten die ersten beiden die Anzahl der Ohm und die letzte Zahl Nullen. So werden Widerstände der Serie E-24 bezeichnet, mit einer Abweichung vom Nennwert (Toleranz) von 1 bzw. 5 %. Die Standardgröße von Widerständen mit dieser Kennzeichnung ist 0603, 0805 und 1206. Beispiel für eine solche Kennzeichnung: 101 = 100 = 100 Ohm

Abbildung 2 ist ein Bild eines SMD-Widerstands mit einem Nennwert von 10.000 Ohm, auch bekannt als 10 kOhm.

 2. Mit 4 Zeichen. In diesem Fall geben die ersten drei Ziffern die Anzahl der Ohm und die letzten die Anzahl der Nullen an. So werden Widerstände der E-96-Serie mit den Standardgrößen 0805, 1206 beschrieben. Wenn der Buchstabe R in der Markierung vorhanden ist, übernimmt er die Rolle eines Kommas, das ganze Zahlen von Brüchen trennt. Somit bedeutet die Kennzeichnung 4402 44.000 Ohm oder 44 kOhm.

Abbildung 3 – Bild eines 44-kΩ-SMD-Widerstands

3. Markierung mit einer Kombination aus 3 Zeichen – Zahlen und Buchstaben. In diesem Fall sind die ersten beiden Zeichen Zahlen, die den codierten Widerstandswert in Ohm angeben. Das dritte Zeichen ist der Multiplikator. Daher unterscheiden sich Widerstände der Standardgröße 0603 von den Widerständen der E-96-Serie mit einer Toleranz von 1 %. Die Übersetzung von Buchstaben in einen Faktor erfolgt in der folgenden Reihenfolge: S = 10 ^ -2; R = 10^-1; B = 10; C = 10 ^ 2; D = 10^3; E = 104; F = 10^5.

Die Dekodierung der Codes (der ersten beiden Zeichen) erfolgt gemäß der untenstehenden Tabelle.

Tabelle 2 – Dekodierungscodes zur Kennzeichnung von SMD-Widerständen

Abbildung 4 – ein Widerstand mit der dreistelligen Markierung 10C. Wenn Sie die Tabelle und die angegebene Anzahl von Faktoren verwenden, dann ist 10 124 Ohm und C ist ein Faktor von 10 ^ 2, was 12 400 Ohm oder 12,4 entspricht kOhm.

Die wichtigsten Parameter von Widerständen

Bei einem idealen Widerstand wird nur sein Widerstandswert berücksichtigt. In der Realität sieht die Situation anders aus – auch Widerstände verfügen über parasitäre induktiv-kapazitive Komponenten.Nachfolgend finden Sie eine Option für eine Ersatzwiderstandsschaltung:

Abbildung 5 – Ersatzwiderstandsschaltung

Wie Sie im Diagramm sehen können, gibt es sowohl Kondensatoren (Kondensatoren) als auch Induktivitäten. Ihr Vorhandensein ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass jeder Leiter eine bestimmte Induktivität aufweist und eine Gruppe von Leitern eine parasitäre Kapazität aufweist. Bei einem Widerstand hängen diese mit der Lage seiner Widerstandsschicht und seinem Design zusammen.

Diese Parameter werden in Gleichstrom- und Niederfrequenzstromkreisen normalerweise nicht berücksichtigt, können jedoch in Hochfrequenz-Funkübertragungsstromkreisen und in Schaltnetzteilen, in denen Ströme mit Frequenzen von mehreren zehn bis Hunderten von kHz fließen, einen erheblichen Einfluss haben. In solchen Schaltkreisen kann jede parasitäre Komponente, beispielsweise eine unsachgemäße Verdrahtung der Leiterbahnen der Leiterplatte, den Betrieb unmöglich machen.

Induktivität und Kapazität sind also Elemente, die die Impedanz und die Flanken von Strömen und Spannungen als Funktion der Frequenz beeinflussen. Die besten hinsichtlich der Frequenzeigenschaften haben die oberflächenmontierten Elemente aufgrund ihrer genau gleichen geringen Größe.

Abbildung 6 – Das Diagramm zeigt das Verhältnis des Gesamtwiderstands des Widerstands zum aktiven Widerstand bei verschiedenen Frequenzen

Die Impedanz umfasst sowohl den aktiven Widerstand als auch die parasitäre Induktivität und Kapazitätsreaktanz. Die Grafik zeigt einen Abfall der Impedanz mit zunehmender Frequenz.

Widerstandsdesign

Oberflächenmontierte Widerstände sind kostengünstig und praktisch für die automatisierte Montage elektronischer Geräte auf einem Förderband. Allerdings sind sie nicht so einfach, wie sie scheinen.

Abbildung 7 – Interner Aufbau des SMD-Widerstands

Der Widerstand basiert auf einem Substrat aus Al2O3 – Aluminiumoxid.Es ist ein gutes Dielektrikum und ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, was ebenso wichtig ist, da im Betrieb die gesamte Leistung des Widerstands in Wärme umgewandelt wird.

Als Widerstandsschicht wird ein dünner Metall- oder Oxidfilm verwendet, beispielsweise Chrom, Rutheniumdioxid (wie im Bild oben gezeigt). Die Eigenschaften von Widerständen hängen von dem Material ab, aus dem dieser Film besteht. Die Widerstandsschicht einzelner Widerstände ist ein bis zu 10 Mikrometer dicker Film aus einem Material mit einem niedrigen TCR (Temperaturkoeffizient des Widerstands), der eine hohe Temperaturstabilität bietet Parameter und die Möglichkeit, hochpräzise Elemente herzustellen, ein Beispiel für ein solches Material ist Konstantan, aber die Nennwerte solcher Widerstände überschreiten selten 100 Ohm.

Widerstandspads bestehen aus mehreren Schichten. Die innere Kontaktschicht besteht aus teuren Materialien wie Silber oder Palladium. Das Zwischenprodukt besteht aus Nickel. Und die äußere besteht aus Bleizinn. Diese Konstruktion beruht auf der Notwendigkeit, eine hohe Adhäsion (Kohäsion) der Schichten sicherzustellen. Die Zuverlässigkeit von Kontakten und Geräuschen hängt von ihnen ab.

Um parasitäre Komponenten zu reduzieren, kommen sie bei der Bildung einer Widerstandsschicht zu folgenden technologischen Lösungen:

Abbildung 8 – Die Form der Widerstandsschicht

Der Einbau solcher Elemente erfolgt in Öfen und in Funkamateurwerkstätten mit einem Lötkolben, also mit einem Heißluftstrom. Daher wird bei der Herstellung auf den Temperaturverlauf von Aufheizen und Abkühlen geachtet.

Abbildung 9 – Heiz- und Abkühlkurve beim Löten von SMD-Widerständen

Schlussfolgerungen

Der Einsatz oberflächenmontierter Komponenten wirkte sich positiv auf das Gewicht und die Abmessungen der elektronischen Geräte sowie auf die Frequenzeigenschaften des Elements aus. Die moderne Industrie produziert die meisten gängigen Elemente in SMD-Designs. Einschließlich: Widerstände, Kondensatoren, Dioden, LEDs, Transistoren, Thyristoren, integrierte Schaltkreise.