Widerstandseigenschaften

Mit Widerständen können Sie die Werte von Strömen und Spannungen im Stromkreis steuern. Widerstände stellen beispielsweise den Vorspannungsmodus für den Transistor in einem elektrischen Signalverstärker bereit. Durch Messen der Spannung am Widerstand können Sie die Emitter- und Kollektorströme des Transistors anpassen. Mit Hilfe von Widerständen werden in Messgeräten Strom- und Spannungsteiler hergestellt.

Die elektrischen Eigenschaften eines Widerstands werden weitgehend durch das Material, aus dem er besteht, und seine Konstruktion bestimmt.

Bei der Auswahl des Widerstandstyps für eine bestimmte Anwendung werden normalerweise die folgenden Parameter berücksichtigt:

a) der erforderliche Widerstandswert (Ohm, kOhm, MOhm),

b) Genauigkeit (mögliche Abweichung des Widerstands in % vom auf dem Widerstand angegebenen Wert),

(c) die Leistung, die der Widerstand abführen kann,

F) Temperaturkoeffizient des Widerstands Widerstand RT = R20 [1 + α (Т — 20О )], wobei α — Temperaturkoeffizient des Widerstands.

Zum Beispiel für einen Metallfilm a = (5 — 100) x 10-6,

e) Widerstandsstabilität: Dies bezieht sich auf die prozentuale Widerstandsänderung des Widerstands während des Betriebs.

f) Rauscheigenschaften: bezieht sich auf die äquivalente Spannung des vom Widerstand erzeugten Rauschens.

Für die Punkte „e“ und „f“ geben die meisten Hersteller in der Regel eine qualitative Bewertung der Eigenschaften der Widerstände ab und charakterisieren die Widerstände beispielsweise als sehr stabil oder rauscharm. Widerstände mit Toleranzen von ± 2 % oder weniger werden als Hochpräzisionswiderstände bezeichnet.

Widerstände mit hoher Stabilität, geringem Rauschen und hoher Präzision sind nur in Sonderfällen erforderlich. Sie werden beispielsweise in den Eingangsstufen von Kleinsignal-Instrumentenverstärkern eingesetzt. Ihre weit verbreitete Verwendung wird nur durch die hohen Kosten dieser Geräte begrenzt. Kohlenstoffverbundwiderstände werden nur in Netzteilen und Leistungsverstärkern verwendet.

Keramikwiderstände werden nur in Netzteilen und Leistungsverstärkern verwendet. Glasummantelte Widerstände finden ein breites Anwendungsspektrum, während aluminiumummantelte Widerstände nur in Verstärkern und Kleinsignalinstrumenten verwendet werden.

Eigenschaften von Widerständen aus unterschiedlichen Materialien

Widerstandsparameter

Widerstandsmaterial

Kohlenstoffverbundstoff Kohlenstofffilm Metallfilm Metalloxid Widerstand Widerstandsbereich, Ohm 2,2 bis 106 10 bis 10×106 1 bis 106 10 bis 106 Genauigkeit ±10 ±5 ±1 ±2 Leistung, W 0,125 – 1 0,25 – 2 0,125 – 0,5 0,25 – 0,5 Stabilität schlecht genug ausgezeichnet ausgezeichnet

Widerstandswert und Widerstandsgenauigkeit. Der ungefähre Widerstandswert ist immer auf dem Gehäuse des Widerstands angegeben. Ein mit 100 Ohm ± 10 % gekennzeichneter Widerstand kann also einen beliebigen Widerstand im Bereich von 90 bis 110 Ohm haben. Der Widerstandswert des mit 100 Ohm ± 1 % gekennzeichneten Widerstands variiert zwischen 99 und 101 Ohm.

In der Regel werden alle von der Industrie hergestellten Widerstände in Reihe geschaltet. Die Anzahl der Nennwiderstandswerte innerhalb einer Reihe wird durch die akzeptierte Genauigkeit bestimmt. Um beispielsweise den gesamten möglichen Bereich der Widerstandswerte von 1 bis 10 mit Widerständen mit einer Genauigkeit von ± 20 % abzudecken, reicht ein Satz von sechs Grundwerten (E6-Serie) aus.

Die E12-Serie enthält 12 Grundwiderstandswerte mit einer Genauigkeit von ± 10 %. Die E24-Serie enthält 24 Grundwiderstandswerte mit einer Genauigkeit von ± 5 %.

Jede Reihe enthält 6 oder 7 Gruppen von Widerständen, deren Widerstände sich um den Faktor 10 unterscheiden. Dies bedeutet, dass die entsprechende Widerstandsgruppe durch Multiplikation des Basiswerts mit 1, 10, 100, 1 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ, 1 MΩ erhalten wird .

Ein Beispiel. Die Vorspannungsschaltung der Verstärkerstufe benötigt einen Strom von 100 μA (± 10 %) bei einer Konstantspannungsquelle von 5 V. Die Auswahl des Widerstandstyps und seines Widerstandswerts ist erforderlich. Widerstand nach dem Ohmschen Gesetz:

R = U / I = 5/100 = 50kΩ

Der dem berechneten Widerstandswert (E24-Serie) am nächsten kommende Wert liegt bei 51 kOhm. In diesem Fall wird ein Strom von 98 μA bereitgestellt, der um 2 % vom geforderten Wert abweicht. Bei einer Widerstandsgenauigkeit von + 5 % ergibt sich ein möglicher Stromschwankungsbereich von 93 bis 103 μA, was deutlich innerhalb der vorgegebenen Toleranz von ± 10 % liegt.

Die im Widerstand freigesetzte Leistung P = UI = 5 x 100 x 10-6 = 500 x 10-6 W ist sehr gering. Daher eignet sich ein Kohleschichtwiderstand mit einer Nennleistung von 0,25 W. Wenn ein rauscharmer Verstärker benötigt wird, sollte ein Metalloxidwiderstand verwendet werden.

Kleine Hinweise und Tipps

Die maximale Leistung, die ein Widerstand abführen kann, hängt von der Umgebungstemperatur ab. Mit steigender Temperatur nimmt die Leistung ab. Um die Zuverlässigkeit des Widerstands zu erhöhen, muss eine große Leistungsreserve bereitgestellt werden.

In Fällen, in denen mehrere Widerstände mit demselben Nennwert erforderlich sind, wird empfohlen, anstelle diskreter Elemente Dickschicht-Widerstandsarrays zu verwenden, die in Gehäusen des Typs D.AlzL und SIL hergestellt werden. Dabei handelt es sich um Widerstände der E12-Serie mit Nennwerten von 33 bis 1000 m.

Bedrahtete Widerstände haben eine erhebliche Bedeutung InduktivitätDaher ist es unpraktisch, sie in Hochfrequenz- und Impulsschaltungen zu verwenden. Bei sehr hohen Frequenzen (über 30 MHz) können Kohlenstoff- und Metallschichtwiderstände aufgrund der Länge ihrer Stifte, die so weit wie möglich gekürzt werden müssen, auch einen erheblichen induktiven Widerstand aufweisen.

Die Isolationsqualität von Glaswiderständen verschlechtert sich mit steigender Temperatur. Daher sollte im Modus mit maximaler Verlustleistung der Kontakt dieser Widerstände mit leitenden Oberflächen vermieden werden.