Ответы - final (943730), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

4. высоковольтные,

5. высокоомные,

6. специальные.

По постоянству значения сопротивления резисторы подразделяют на:

1. постоянные,

2. переменные,

3. специальные.

По виду токопроводящего элемента различают проволочные и непроволочные резисторы. Основным элементом конструкции постоянного резистора является резистивный элемент, который может быть либо пленочным, либо объемным.

R = ρl/S

Для изготовления проволочных резисторов применяют сплавы никеля, хрома и т. д., имеющие большое р.

Для расчета сопротивления тонких пленок пользуются понятием удельного по­верхностного сопротивления,

w — ширина резистивной пленки, δ — толщина резистивной пленки.

R = ρs l/w, где ρs = ρ/ δ удельное поверхностное сопротивление

Резисторы полупроводниковых ИМС представляют собой тонкую (толщиной 2-3 мкм) локальную область полупроводника, изолированную от подложки и за­щищенную слоем SiO2.

Параметры резисторов

1. Номинальное сопротивление Rном и его допустимое отклонение от номинала ±∆R

2. Номинальная мощность рассеивания Рном определяет допустимую электрическую нагрузку, которую способен выдержать резистор в течение длительного времени при заданной стабильности сопротивления

3. Предельное рабочее напряжение Uпред определяет величину допустимого напряже­ния, которое может быть приложено к резистору

4. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС)

5. Коэффициент старения β характеризует изменение сопротивления, которое вы­зывается структурными изменениями резистивного элемента за счет процессов окисления, кристаллизации и т. д:

6. Коэффициент напряжения Ки характеризует влияние приложенного напряжения на сопротивление. В некоторых типах резисторов при высоких напряжениях из­меняется сопротивление. В непроволочных резисторах это обусловлено уменьше­нием контактного сопротивления между отдельными зернами резистивной плен­ки. В проволочных резисторах это обусловлено дополнительным разогревом проволоки при повышенных напряжениях

7. 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. 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.

Система обозначений и маркировка резисторов

С 1980 года

1 первый элемент — буквенный: Р — постоянный резистор, РП — переменный резистор, РН — набор резисторов;

2 второй элемент — цифра: 1 — непроволочный резистор, 2 — проволочный резистор;

3 третий элемент — цифра, обозначающая разновидность конструкции.

Например, Р2-15 означает: резистор постоянный, проволочный, 15-й вариант кон­струкции.

При маркировке вместо запятой в наборе цифр, означающих номинальное значение сопротивления, ста­вят букву, указывающую, в каких единицах выражено сопротивление: R (или Е) — в омах, К — в килоомах, М — в мегаомах, G — в гигаомах, Т — в тераомах. При этом ноль, стоящий до или после запятой, не ставят. После указания величины номинального сопротивления ставят букву, обозначающую допуск Например, резистор с сопротивлением 0,47 кОм и допуском ±20 % маркируют К47В или К47М. Помимо буквенно-цифровой применяется цветовая индексация номинального сопротивления и допуска на корпусе резистора (ГОСТ 28883—90). Вблизи одного из торцов корпуса наносят 4 цветных полоски: первая обозначает первую циф­ру номинала, вторая — вторую цифру номинала, третья — множитель; четвертая — величину допуска, цвет полосок стандартизован.

У металлических сплавов удельное сопротивление зависит не только от концентрации компонентов, образующих данный сплав, но и от типа образовавшегося сплава. гетерогенные структуры (механические смеси), твердые растворы с неограниченной или ограниченной растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии, химические (интерметаллические) соединения. Максимальное значение р проявляется у сплавов, кристаллическая решетка которых макси­мально деформирована ения. В результате пластической деформации, вызванной холодной ОМД, зерна (и блоки в них) удлиняются и измельчаются, возрастает деформация кристал­лической решетки и увеличиваются в ней дефекты: возрастает плот­ность дислокаций и концентрация вакансий, что приводит к улучше­нию механических свойств — увеличивается твердость и предел прочности на разрыв. Однако удельное сопротивление при этом также увеличивается. При рекристаллизационном отжиге металлов, подвергнутых холодной ОМД, зерна (и блоки в них) будут округляться и укрупняться, кристаллическая решетка выпрямляться, а концентрация дефектов в ней будет уменьшаться. Понизится твердость и предел прочности на разрыв. При упругой деформации, вы­званной растяжением, амплитуды тепловых колебаний узлов кри­сталлической решетки увеличатся, в результате уменьшится λ, и воз­растет ρ.

Влияние частоты напряжения.

Высокочастотный ток оказывается распределенным по сечению проводника неравномерно — большая его часть сосредоточивается у поверхности проводника. Это явление называют скин-эффектом. Скин-эффект характеризуется глубиной проникновения электро­магнитного поля в металлический проводник: чем выше частота поля, тем на меньшую глубину оно проникает в проводник.

глубина проникновения поля ∆= 1/a = √ 2/ωγμ_oμ = 1/ √ƒπγμ_oμ

сопротивление квадрата его поверхности Rs = 1/γ∆

21. Высокоомные сплавы и их свойства. Удельное сопротивление металлических сплавов.

Мате­риалы высокого сопротивления должны быть высокостабильными, иметь удельное сопротивление не менее 0,3 мкОм•м, очень низкий ТКρ и малую термо-ЭДС относительно меди. Металлические сплавы, образующие твердые растворы, по на­значению разделяют на сплавы резистивные и нагревостойкие.

Резистивные сплавы широко используют в производстве прово­лочных резисторов, шунтов, реостатов, термопар и т.д. Самые рас­пространенные среди них — медно-никелевые сплавы: манганин, константан и др.

1. Манганин — это сплав, состоящий из меди Си 85—89%, никеля Ni 2,5—3,5% и марганца Мп 11,5—13,5%. Примеси не должно быть более 0,9%. Удельное сопротивление манга­нина составляет 0,42—0,48 мкОм-м, предельно допустимая температу­ра 200°С. Хо­рошо протягивается в тонкую проволоку диаметром от 0,02 до 6,0 мм, а микро­провод в стеклянной изоляции производят диаметром в несколько мкм. Хорошо прокатывается в ленту толщиной 0,01—1 мм (ширина ленты 10—300 мм). Манганин применяют для изготовления образцовых (проволочных) резисторов, шунтов и некоторых измерительных приборов.

2. Константин — сплав, содержащий 56—59% меди Си, 39—41% никеля Ni и 1—2% марганца Мп, примеси — не более 0,9%. Удельное сопротивление р = 0,48—0,52 мкОм•м, значение ТКр близ­ко к нулю и обычно имеет отрицательный знак. Может использоваться в реостатах и нагревательных элементах при температурах до 450—500°С. При быстром (3 с) нагреве константановой проволоки на воздухе до температуры 900°С на ее поверхности обра­зуется тонкая пленка оксида, обладающая электроизоляционными свойствами.

Нагревостойкие сплавы используют для изготовления нагрева­тельных элементов. К ним относятся сплавы на основе железа, нике­ля, хрома и алюминия. Высокая нагревостойкость этих сплавов обусловле­на образованием на их поверхностях сплошной плотной оксидной пленки.

1. Нихромы — это сплавы системы Fe—Ni—Cr, со­держащие Ni 55—78%, Cr 15—25%, Mn 1,5 и остальное Fe; удельное сопротивление равно 1,0—1,2 мкОм-м. При повышенном содержа­нии железа эти сплавы называют ферронихромами. Нихромы облада­ют высокой технологичностью, легко протягиваются в тонкую про­волоку и легко прокатываются в тонкую ленту. Это жаростойкие сплавы. Вы­сокая нагревостойкость нихромов объясняется близкими значения­ми ТКЛР сплавов и их оксидных пленок.

2. Фехрали и хромали — это жаростойкие сплавы системы Fe—Cr—A1, содержащие с своем составе хрома Сг 12—15%, алюминия А1 3,5—5,5%, марганца Мп 0,7%, никеля Ni 0,6% и ос­тальное железо Fe; удельное сопротивление равно 1,2—1,4 мкОм•м. Эти сплавы менее технологичны, более твердые и хрупкие, чем ни­хромы. Поэтому из них получают проволоку и ленты с поперечным сечением большим, чем из нихромов. Отличаются высокой стойкостью к химиче­скому разрушению под действием различных газообразных сред при высоких температурах.

22. Влияние примеси на удельное сопротивление. Влияние размеров проводника на удельное сопротивление. (Пленочные проводники в микросхемах).

Влияние примеси на удельное сопротивление

Ч истые отожженные металлы имеют менее деформированную кристаллическую решетку, поэтому для них характерны большие значения λ, и, следовательно, у (малая величина ρ). Примеси, раство­ренные в металлах, деформируют кристаллическую решетку и вызы­вают большие изменения удельного сопротивления. Отсюда ρ метал­лов, содержащих растворенную примесь, всегда выше, чем ρ чистых металлов. У металлических сплавов удельное сопротивление зависит не только от концентрации компонентов, образующих данный сплав, но и от типа образовавшегося сплава. Гетерогенные структуры (механические смеси), твердые растворы с неограниченной или ограниченной растворимостью компонентов друг в друге в твердом состоянии, химические (интерметаллические) соединения. Максимальное значение р проявляется у сплавов, кристаллическая решетка которых макси­мально деформирована.

Влияние размеров проводника на удельное сопротивления

В металлических проводниках в виде тонких пленок, фольги или проволоки образуется мелкозернистая структура. Чем мельче зерно, тем больше суммарная удельная поверхность зерен. Наиболее де­фектной частью зерна является его поверхность. Увеличе­ние удельного сопротивления объясняется тем, что при кристаллиза­ции металла на подложке в образовавшейся мелкозернистой пленке появляются многочисленные дефекты в виде вакансий, дислокаций, межблочных и межзеренных границ, пор и др. В результате умень­шается средняя длина свободного пробега электрона λ, и р возраста­ет. Для сравнительной оценки удельного сопротивления тонких ме­таллических пленок принято сопротивление квадрата R_D, через про­тивоположные грани которого ток протекает параллельно поверх­ности R_D = ρ_δ /δ.

Термо­резисторы изготавливают из полупроводниковых материалов, диапазон изменения их ТКС — (-6,5...+70)%. Материал для создания терморезисторов должен удовле­творять следующим требованиям:

1.электронная проводимость материала и возможность регулирования ее,

2.стабильность харак­теристик материала в диапазоне рабочих температур,

3.простота технологии изготовления изделий,

4.материалы должны быть не­чувствительными к загрязнениям в процессе технологического изготовления изделий.

Терморезисторы с отрицательным ТКС изготавливаются из оксидов металлов с незаполненными электронным. Если температура увеличивается, то электроны приобретают энергию в виде тепла, процесс обмена электронами у ионов становится интенсивнее, поэтому резко увеличивается подвижность носите­лей заряда.

и уровнями. Современные терморезисторы с отрицательным ТКС обычно изготавливают из следующих оксидных систем: ни­кель-марганец-медь, никель-марганец-кобальт-медь, кобальт-марганец-медь, железо-титан, никель-литий, кобальт-литий, медь-марганец.

Тенденции развития современных материалов с отрица­тельным ТКС

1.получение более стабильных терморезисторов

2.расширение верхней границы ра­бочих температур.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)