Cosa c'è da sapere sui resistori?

Resistore: un pezzo passivo di materiale che resiste al flusso di corrente elettrica. Un terminale è collegato a ciascuna estremità e hai finito. Cosa potrebbe essere più semplice?

Si scopre che non è affatto così semplice. Dopotutto, temperatura, capacità, induttanza e altri fattori contribuiscono a rendere il resistore un componente piuttosto complesso. Anche i suoi usi nei circuiti sono molteplici, ma qui ci concentreremo solo sui diversi tipi di resistori a valore fisso, su come sono realizzati e su cosa li rende desiderabili per le diverse applicazioni.

Cominciamo con uno semplice e uno dei più antichi.

Questi vengono spesso definiti resistori "vecchi" ed erano ampiamente utilizzati negli anni '60, ma con l'introduzione di altri tipi di resistori e il loro costo relativamente elevato, ora vengono utilizzati meno. Sono costituiti da una miscela di polvere ceramica e carbonio legati insieme mediante resina. Il carbonio è un buon conduttore elettrico e maggiore è la concentrazione di carbonio nella miscela, minore è la resistenza. I fili sono attaccati alle estremità. Vengono quindi rivestiti con vernice o plastica come isolante e vengono dipinte strisce di diversi colori per indicare il valore di resistenza e la tolleranza.

La resistenza di questi resistori a composizione di carbonio può essere modificata in modo permanente da una lunga esposizione ad elevata umidità, da sollecitazioni eccessive dalla tensione e da surriscaldamento durante la saldatura. Le tolleranze sono pari o superiori al 5%. Dato che sono fondamentalmente solo un cilindro solido, hanno buone caratteristiche ad alta frequenza. Hanno inoltre una buona capacità di resistere al sovraccarico termico paragonabile alle loro piccole dimensioni e per questo vengono ancora utilizzati negli alimentatori e nei controlli di saldatura.

Tuttavia, la loro età non mi ha impedito di utilizzarne una confezione che avevo acquistato in un negozio di seconda mano per comporre le diverse resistenze di cui avevo bisogno per un lettore musicale con timer 555. Questo è il mio kludge che vedi nella foto sopra.

Il coefficiente di resistenza alla temperatura (TCR) dei resistori a film di carbonio è generalmente compreso tra 200 e 500 ppm/C. 200 ppm/C significa che per ogni 1C la resistenza non cambierà di più di 200 ohm per ogni 1 Mohm del valore del resistore. In termini percentuali si tratta di una variazione dello 0,02%/C. Quindi, per una variazione di temperatura di 80°C, 200 ppm/C significa una variazione dell'1,6% nella resistenza o 16 kilohm.

I resistori a film di carbonio variano tipicamente da 1 ohm a 10 kilohm, hanno potenze nominali da 1/16 W a 5 W e possono gestire tensioni nell'ordine dei kilovolt. Gli usi tipici sono per alimentatori ad alta tensione, raggi X, laser e radar.

La pellicola metallica viene realizzata in modo simile alla pellicola di carbonio, depositando uno strato di metallo (spesso nichel-cromo) su ceramica e quindi incidendo un'elica dal metallo. Secondo un documento del produttore Vishay, dopo che i terminali sono stati fissati, l'elica veniva precedentemente tagliata mediante molatura o sabbiatura, ma oggi il taglio viene effettuato utilizzando i laser. Il risultato viene quindi rivestito di lacca ed etichettato utilizzando codici colore o testo vero e proprio.

La variazione di resistenza della pellicola metallica dovuta alla temperatura è inferiore a quella della pellicola di carbonio. Il TCR del film metallico è compreso tra 50 e 100 ppm/C, che per 50 ppm/C ammonta allo 0,005%/C. Utilizzando lo stesso esempio del film di carbonio da 1 Mohm sopra, per una variazione di temperatura di 80°C, 50 ppm/C equivalgono a una variazione dello 0,4% o 4 kilohm.

Anche la pellicola metallica inizia con una tolleranza inferiore, 0,1%. Hanno anche buone caratteristiche di rumore, bassa non linearità e buona stabilità a lungo termine oltre a un'ampia gamma di usi.

È più o meno lo stesso dei resistori a film metallico, tranne per il fatto che il metallo è spesso ossido di stagno contaminato con ossido di antimonio per la resistenza. Ciò gli conferisce prestazioni migliori rispetto alla pellicola di carbonio o alla pellicola metallica in termini di tensione nominale, sovraccarichi, sovratensioni e alte temperature. Mentre i resistori a film di carbonio sono classificati per circa 200°C e quelli a film metallico per 250-300°C, l'ossido di metallo funziona con 450°C. Tuttavia, hanno proprietà di stabilità inferiori.

I resistori a filo avvolto sono realizzati avvolgendo un filo attorno a un cilindro di plastica, ceramica o fibra di vetro. Poiché il filo può essere tagliato ad una lunghezza precisa, questi possono avere un valore di resistenza ad alta precisione con una tolleranza dello 0,1% o migliore. Per ottenere un'elevata resistenza il filo deve essere molto sottile e molto lungo. Il filo può essere sottile per potenze inferiori o più spesso per potenze superiori. Può essere costituito da numerose leghe tra cui nichel-cromo, rame, argento, ferro-cromo e tungsteno.