151733 (Резисторы: назначение, классификация и параметры), страница 2

ЭДС шумов резистора. Электроны в резистивном элементе находятся в состоянии хаотического теплового движения, в результате которого между любыми точками резистивного элемента возникает случайно изменяющееся электрическое напряжение и между выводами резистора появляется ЭДС тепловых шумов. Тепловой шум характеризуется непрерывным, широким и практически равномерным спектром. Величина ЭДС тепловых шумов определяется соотношением

(2.16)

где К= 1,38-10-²³Дж/ К— постоянная Больцмана;

Т — абсолютная температура, К;

R — сопротивление, Ом;

∆f— полоса частот, в которой измеряются шумы.

При комнатной температуре (T= 300 К)

(2.17)

Если резистор включен на входе высокочувствительного усилителя, то на его выходе будут слышны характерные шумы. Снизить уровень этих шумов можно, лишь уменьшив сопротивление К или температуру Т.

Помимо тепловых шумов существует токовый шум, возникающий при прохождении через резистор тока. Этот шум обусловлен дискретной структурой резистивного элемента. При прохождении тока возникают местные перегревы, в результате которых изменяется сопротивление контактов между отдельными частицами токопроводящего слоя и, следовательно, флюктуирует (изменяется) значение сопротивления, что ведет к появлению между выводами резистора ЭДС токовых шумов E_i. Токовый шум, так же как и тепловой, имеет непрерывный спектр, но интенсивность его увеличивается в области низких частот.

Поскольку значения тока, протекающего через резистор, зависит от значения приложенного напряжения U, то в первом приближении можно считать

(2.18)

где K_i — коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств резистивного слоя и полосы частот. Величина K_i указывается в ТУ и лежит в пределах от 0,2 до 20 мкВ/В. Чем однороднее структура, тем меньше токовый шум. У металлопленочных и углеродистых резисторов величина K_i ≤ 1,5 мкВ/В, у композиционных поверхностных резисторов К_i ≤ 40 мкВ/В, у композиционных объемных резисторов К_i ≤ 45 мкВ/В. У проволочных резисторов токовый шум отсутствует. Токовый шум измеряется в полосе частот от 60 до 6000 Гц. Его величина значительно превышает величину теплового шума.

Получить у преподавателя исследуемый элемент и произвести расчет его конструктивных параметров по вариантам и данным в табл 1.

Определить следующие параметры резистора:

• требуемое удельное сопротивление материалов для резистивного слоя ρ,

• удельное поверхностное сопротивление ρs,

• предельное(пробивное) рабочее напряжение Uпред(проб),

• ТКС,

• β_R

• ЭДС шума Ет

• ЭДС токового шума Ei

Таблица 1.