Непроволочный переменный резистор
Классификация и основные типы резисторов. Конструктивные особенности проектирования непроволочных переменных резисторов. Анализ различных используемых резистивных материалов, их достоинства и недостатки. Принцип работы и строение подвижного контакта.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.05.2014 |
| Размер файла | 1,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра физической электроники (ФЭ)
Курсовая работа
по дисциплине "Материалы и элементы электронной техники"
НЕПРОВОЛОЧНЫЙ ПЕРЕМЕННЫЙ РЕЗИСТОР
Студент группы 321 С.А. Бельский
Руководитель: доцент кафедры ФЭ
Л.Р. Битнер
2012
Задание на курсовую работу
Студенту Бельскому Степану Александровичу
группы 321 факультета электронной техники
Тема: Непроволочный переменный резистор
Исходные данные:
1. Номинальное сопротивление резистора 0-10 кОм
2. ТКС<0.001 К-1
3. Мощность рассеяния 1 Вт
Перечень вопросов, подлежащих разработке:
1. Материалы для переменных резисторов и технология их получения.
2. Электрические свойства материалов.
3. Выбор материала резистивного элемента и размеров резистора.
4. Выбор материала и конструкции подвижного контакта.
5. Проверочный расчет.
Дата выдачи задания __________ 2012 г. Руководитель Битнер Л.Р.
Содержание
- Введение
- 1. Общие сведения о резисторах
- 1.1 Основные понятия
- 1.2 Основные параметры
- 1.3 Область применения
- 1.4 Классификация и типы
- 1.5 Характеристики переменных резисторов
- 2. Материалы для изготовления резистров
- 2.1 Резистивные материалы
- 2.2 Материалы подвижного контакта
- 3. Расчет резистора
- 3.1 Выбор и расчет размеров нанесения резистивного материала
- 3.2 Выбор и расчет подвижного контакта
- 3.3 Расчет корпуса
- Заключение
- Список изпользованной литературы
Введение
Все электронные компоненты делятся на два класса активные и пассивные. Резисторы относятся к классу пассивных элементов, так же к наиболее распространенным деталям радиоэлектронной аппаратуры. Принцип работы резисторов основан на использовании свойства материалов оказывать сопротивление протекающему току. Функция резисторов - регулирование и распределение электрической энергии между цепями и элементами схем.
1. Общие сведения о резисторах
1.1 Основные понятия
Резистор представляет собой радиоэлемент, используемый в радиоэлектронных схемах в качестве активного электрического сопротивления и предназначенный для регулирования или ограничения тока в электрических цепях. Резисторы используются для создания требуемого режима питания ламп, транзисторов и микросхем. Принцип их действия основан на свойстве токопроводящих материалов с большим удельным электрическим сопротивлением.
В зависимости от конструкции и материала токопроводящего элемента резисторы подразделяются на непроволочные и проволочные. В непроволочных резисторах токопроводящий элемент изготовляют методом нанесения на керамическое основание тонкого слоя углерода или сплава металлов, обладающих высоким удельным сопротивлением, а в проволочных - его выполняют из проволоки высокоомного материала (константан, манганин, нихром).
По характеру изменения сопротивления резисторы подразделяются на постоянные и переменные, в том числе подстроечные. На электрических принципиальных схемах резисторы изображаются как представлено на рисунке 1.1 и обозначаются латинской буквой R, далее идет число, указывающее порядковый номер резистора в схеме.
непроволочный переменный резистор контакт
Рисунок 1.1 Изображение резисторов на электрических принципиальных схемах.
1.2 Основные параметры
Основными параметрами резисторов являются: номинальное сопротивление и его допустимое отклонение, номинальная мощность рассеивания, предельное рабочее напряжение, температурный коэффициент сопротивления и шумы.
Номинальное сопротивление постоянных и переменных резисторов указывает значение их сопротивления в омах (Ом), килоомах (кОм) или мегаомах (мОм) и проставляется на резисторах. Установлено шесть рядов номинальных значений сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Цифры после букв указывают число номинальных значений в данном ряду.
Допустимое отклонение сопротивления указывает на наибольшее возможное отклонение от номинального значения в сторону увеличения или уменьшения действительного значения активного сопротивления резисторов и выражается в процентах.
Номинальная мощность рассеивания указывает максимально допустимую мощность, которую резистор может рассеивать при длительной электрической нагрузке, нормальных атмосферном давлении и температуре. Непроволочные резисторы изготовляют на номинальную мощность 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5 и 10 Вт, а проволочные - 0,2-150 Вт. Как показано на pисунке 1.2, на принципиальных электрических схемах номинальную мощность рассеивания обозначают условно чёрточками на изображении резистора для мощностей менее одного Ватта и римскими цифрами при мощностях, превышающих один Ватт. Номинальная мощность рассеивания резисторов должна быть на 20-30 % больше рабочей рассеиваемой мощности.
Рисунок 1.2 Обозначение номинальной мощности рассеивания.
Предельное рабочее напряжение - это максимально допустимое напряжение, приложенное к выводам резистора, которое не вызывает превышения норм технических условий (ТУ) на электрические параметры. Эта величина задается для нормальных условий эксплуатации и зависит от длины резистора, шага спиральной нарезки, температуры, давления окружающей среды и атмосферного давления. Чем выше температура и ниже атмосферное давление, тем выше вероятность теплового или электрического пробоя и выхода из строя резистора.
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1°С. У непроволочных резисторов, ТКС не превышает ±0,04-0,2 %, а у проволочных - ±0,003-0,2 %.
1.3 Область применения
Непроволочные переменные резисторы используются для плавного изменения напряжений постоянного и переменного токов или других параметров, в частности в качестве регуляторов громкости и тембра радиоприемников, радиол и других радиоаппаратов.
1.4 Классификация и типы
Наибольшее применение получили непроволочные переменные резисторы типа СП, СПО, ТК, ВК и СПЗ. Токопроводящий слой в этих резисторах выполняют из углеродистого или композиционного состава (сажа, бакелитовая смола). Основной элемент конструкции - подковообразная гетинаксовая пластинка с токопроводящим слоем в виде тонкой пленки рисунок 1.3 На концы токопроводящего слоя нанесены контакты из серебряной пасты, к которым присоединяются выводы. По токопроводящему слою в пределах заданного угла поворота скользит щетка ползуна, приводимая в движение от оси.
Рисунок 1.3 Общее строение непроволочного переменного резистора
Для удобства изменения угла поворота ползуна конец оси резистора выполняется со шлицем под отвертку или с риской для закрепления ручек управления. Полный угол поворота в таких резисторах не менее 250°, а износоустойчивость не менее 20 000 поворотов оси от упора до упора.
По характеру изменения сопротивления в зависимости от угла поворота оси непроволочные переменные резисторы выпускают со следующими функциональными характеристиками рисунок 1.4:
А - сопротивление между средним и любым из крайних выводов резистора изменяется линейно;
Б - сопротивление между средним и левым выводом при вращении оси по часовой стрелке изменяется по логарифмическому закону;
В - сопротивление между средним и левым выводом при вращении оси по часовой стрелке изменяется по обратнологарифмическому закону;
Е - в пределах первой половины полного угла поворота оси введенное сопротивление изменяется незначительно и далее резко увеличивается;
И - в пределах, первой половины угла поворот а оси. в веденное сопротивление резко уменьшается, а при дальнейшем повороте оси изменяется незначительно.
Подстроечные пленочные и объемные резисторы изготавливают только с функциональной характеристикой вида А. Регулировочные пленочные резисторы могут, иметь функциональную характеристику любого вида.
Рисунок 1.4 Функциональные характеристики переменных резисторов.
С функциональными характеристиками видов Е и И изготавливают только композиционные сдвоенные регулировочные резисторы с общей осью, причем один из резисторов имеет характеристику вида Е, другой - вида И. Такие резисторы применяют в регуляторах стереобаланса двухканальных стереофонических устройств; один из них включают в левый канал, другой - в правый.
Рассмотрим основные типы непроволочных переменных резисторов. Резисторы СП изготавливают на допустимые мощности рассеяния 0,25; 0,5; 1 и 2 Вт с номинальными величинами сопротивления от 470 Ом до 5 МОм. Допустимое отклонение от номинала составляет для резисторов до 250 кОм ± 20 %; выше 250 кОм - ± 30 %,
По конструктивному исполнению резисторы СП подразделяются на пять видов: СП-1 - одинарные без стопора оси с фиксатором корпуса; СП-Н - одинарные со стопором оси с фиксатором корпуса; СП - III - сдвоенные без стопора оси с фиксатором корпуса; СП-IV - сдвоенные со стопором оси с фиксатором корпуса; СП-V - без стопора оси и без фиксатора корпуса.
Резисторы СПО (переменные объемные) выпускаются следующих видов: СПО-0,15; СПО-0,5; СПО-1 и СПО-2 (цифры обозначают рассеиваемую мощность в ваттах) по III классу точности. Номинальные значения их: СПО-1 и СПО-2 - от 47 Ом до 4,7 МОм; СПО-0,15 - от 100 Ом до 1 МОм; СПО-0,5 - от 100 Ом до 4,7 МОм. Все виды резисторов СПО имеют только линейную зависимость изменения сопротивления от угла поворота оси и обеспечивают нормальную работу в интервале температур от - 60 до + 80.°С при относительной влажности окружающей среды до 100 %. Допустимое рабочее напряжение постоянного и переменного тока резисторов: СПО-0,15 - 100В, СПО-0,5 - 250 В, СПО-1 - 350 В, СПО-2 - 600 В.
Резисторы СП-К (поверхностные композиционные) предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и пульсирующего тока. Выпускаются нескольких видов с номинальным сопротивлением от 470 Ом до 4,7 МОм, с допустимым отклонением от номинальных значений. ±10, ±20 и ±30 %
Резисторы СПЗ. Резисторы СПЗ-1а и СПЗ-16 представляют собой неэкранированные резисторы и применяются в качестве подстроечных в радиовещательных и телевизионных приемниках с печатным монтажом. Резисторы СПЗ-3 выпускаются дисковыми небольших габаритов, с выключателем. Резисторы СПЗ-4 применяются в транзисторных радиоприемниках в качестве регулятора громкости и тембра. Они имеют выключатель питания. Резисторы СПЗ-6 и СПЗ-6А применяются для радиоприемников с печатным монтажом. Резисторы СПЗ-7 состоят из двух переменных резисторов, управляемых общей осью. Они используются в стереофонических двухканальных радиоприемниках и усилителях низкой частоты. Резисторы для регулирования тембра выпускаются с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота оси, а для регулирования громкости - с обратнологарифмической зависимостью. Резисторы СПЗ-8 применяются в автомобильных радиоприемниках в качестве регулятора тембра, громкости и выключателя питания. Регулятор громкости изготовляется с дополнительным отводом для тонкоррекции, Резисторы СПЗ-12 выполняют одинарными без выключателя источника питания. Используются они для регулирования громкости и тембра в радиоприемниках и радиолах I и высшего классов. Резисторы СПЗ-126 и СПЗ-12в, применяемые для регулирования громкости, выпускаются с одним или двумя дополнительными отводами для подключения цепей ток коррекции.
Изготавливают различные конструктивные варианты непроволочных переменных резисторов: одинарные и сдвоенные (СП, СПЗ-10, СПЗ-17), без стопорения и со стопорением оси (СПЗ-9, СПЗ-6, СПЗ-16, СПУ-1, СПУ-2, СП2-1), для навесного и печатного монтажа (СП4-1, СПЗ-13, СПЗ-16).
Резисторы ТК и В К отличаются от резисторов СП большими размерами и бывают с линейной, логарифмической и обратнологарифмической зависимостью. Резисторы ТК изготовляются с однополюсным выключателем, а ТКД - с двухполюсным. Резисторы типа ВК выпускаются без выключателя с одним или двумя дополнительными отводами. Угол поворота оси составляет около 250°. Номинальная рассеиваемая мощность этих резисторов - 0,2; 0,4 и 0,5 Вт при сопротивлении от 2,5 кОм до 7,5 МОм.
1.5 Характеристики переменных резисторов
Отклонения от заданной кривой определяются допусками. Для резисторов общего применения допуск устанавливается в пределах 2 - 20%, а для прецизионных - в пределах 0,05 - 1%.
Разрешающая способность показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота или перемещении подвижной системы может быть различимо изменение сопротивления резистора. У непроволочных резисторов разрешающая способность очень высокая и ограничивается дефектами резистивного элемента и контактной щетки, а также переходным сопротивлением между проводящим слоем и подвижным контактом.
Разрешающая способность переменных проволочных резисторов зависит от числа витков резистивного элемента и определяется изменением сопротивления при перемещении подвижного контакта на один виток. Чем больше витков содержит резистивный элемент, тем выше разрешающая способность. Разрешающая способность резисторов общего применения находится в пределах 0,1 - 3%, а прецизионных - до тысячных долей процента.
Шумами скольжения переменных резисторов принято считать шумы (напряжение помех), возникающие при движении (скольжении) подвижного контакта по резистивному элементу. Причиной таких шумов являются контактная разность потенциалов между щеткой и резистивным элементом, неоднородность структуры переходного контакта и э. д. с., возникающая при быстром вращении подвижной системы. Уровень этих шумов выше уровня тепловых и токовых шумов резистора.
Под износоустойчивостью понимают способность резистора сохранять свои параметры при многократных перемещениях подвижной системы. Износоустойчивость в основном определяется материалом и формой подвижного контакта и резистивного элемента и контактным давлением. При движении происходит износ резистивного элемента и подвижного контакта, интенсивность которого возрастает с увеличением контактного давления. Однако уменьшение контактного давления способствует увеличению шумов вращения и снижению стойкости к механическим воздействиям. Количественно износоустойчивость оценивается максимально допустимым числом циклов перемещения подвижной системы, при котором параметры резистора остаются в пределах норм. Износоустойчивость прецизионных резисторов 105 - 107 циклов, но их вибрационная и ударная стойкость ниже, чем резисторов общего назначения. Регулировочные резисторы общего назначения обладают износоустойчивостью 5000 - 100000 циклов, а подстрочные - не больше 1000.
2. Материалы для изготовления резистров
Переменный резистор состоит минимум из трех конструктивных частей: основного резистивного элемента, создающего заданную величину сопротивления в электрической цепи, и двух соединительных элементов (выводов), один из которых находится на подвижной системе, обеспечивающих получение хорошего электрического контакта, а так же изменение сопротивления для нужных элементов электрической схемы устройства.
2.1 Резистивные материалы
Основным узлом любого резистора является резистивный элемент. Технические характеристики резистора, в значительной мере зависят от правильного выбора конструкции и материала элемента.
В качестве резистивных материалов непроволочных резисторов используются разнообразные сочетания металлов, полупроводников и диэлектриков. В непроволочных резисторах металлы и сплавы используются в виде очень тонких пленок.
В современных конструкциях резисторов стремятся использовать материалы с большой величиной удельного сопротивления и малым сечением проводящего элемента. Кроме того, они должны обладать высокой стабильностью сопротивления, низким уровнем шумов, повышенной термостойкостью, технологичностью и низкой стоимостью. На практике используют различные материалы, обладающие комплексом необходимых свойств и позволяющие получить резисторы, в лучшей мере удовлетворяющие техническим требованиям.
Точное процентное содержание примесей зависит от требуемого удельного сопротивления в заданном диапазоне.
Резистивные материалы на основе кремния.
Кремневые резистивные сплавы выпускаются марок: РС-4800, РС-3710, РС-3001, РС-1714, РС-1004. В обозначении марок буквы и цифры обозначают: РС - резистивный сплав, две первые цифры - номинальное содержание основного легирующего компонента, две последующие - номинальное содержание второго легирующего компонента.
Сплавы выпускаются в виде порошков, размеры частиц которых: не более 0,040 мм для марки РС-1714; 0,040…0,071 мм для остальных марок (по требованию потребителя сплав марки РС-4800 допускается выпускать с размерами частиц менее 0,040 мм). Количество порошка с размерами частиц, выходящими за указанные пределы, не должно превышать 5% от массы навески, взятой от середины пробы. Порошок не должен содержать посторонних включений.
Химический состав кремневых сплавов приведен в таблице 1.1.
Таблица 1.1 Химический состав кремниевых резистивных сплавов
|
Марка |
Основные компоненты, % (мас.) |
Примеси, % (мас.), не более |
||||||
|
Cr |
Ni |
Fe |
N2 |
H2 |
O2 |
C |
||
|
РС-4800 |
47…49 |
- |
- |
0,02 |
0,003 |
0,3 |
0,06 |
|
|
РС-3710 |
36…39,5 |
8…11 |
- |
0,02 |
0,003 |
0,3 |
0,06 |
|
|
РС-3001 |
28…32 |
- |
0,7…1,8 |
0,02 |
0,003 |
0,3 |
0,06 |
|
|
РС-1714 |
16,5…18,5 |
9…12 |
13…15 |
- |
0,005 |
0,6 |
0,05 |
|
|
РС-1004 |
- |
3…6 |
0,02 |
0,003 |
0,3 |
0,06 |
Резистивные кремниевые сплавы предназначены для изготовления методом испарения и конденсации в высоком вакууме тонкопленочных резисторов и различных вспомогательных слоев изделий электронной техники. Пленки сплавов РС-4800, РС-3710 и РС-1004 получают методом взрывного испарения, а сплавов РС-3001 и РС-1714 методом испарения навесок порошка (для сплава РС-1714 так же спиртовой суспензии порошка). Материал испарителя - вольфрам, реже углеграфитовая ткань, покрытая полеграфитом. Конфигурация пленочных элементов создается с помощью масок или фотографией. Параметры пленочных резисторов из сплавов РС приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 Технологические характеристики и параметры тонких резистивных пленок РС сплавов
|
Материалы резистивной пленки |
Сопротивление квадрата R, Ом |
Допустимая мощность рассеивания, Вт*см^-2 |
|
|
РС-4800 |
100…1000 |
5 |
|
|
РС-3710 |
50…2000 |
5 |
|
|
РС-3001 |
800…3000 |
5 |
|
|
РС-1714 |
300…500 |
5 |
|
|
РС-1004 |
3000…50000 |
5 |
2.2 Материалы подвижного контакта
В переменных резисторах используется механизм со скользящим контактом. К скользящим контактам относятся подвижные контакты, в которых контактирующие части скользят друг по другу без отрыва. Одним из основных факторов для выбора материала является износостойкость. Износ скользящих контактов подразделяют на механический - связан с износом от трения упругого контакта по резистивному материалу; химический (коррозия) - связан с окислением контактной поверхности и образованием непроводящих пленок, зависит от коррозионных свойств материала в условиях нормальной и повышенной температуры (до +300°С); усиливается от повышения влажности и наличия в атмосфере некоторых вызывающих коррозию примесей. В зависимости от назначения, условий эксплуатации и характера износа скользящих контактов к материалам, предназначенным для их изготовления, предъявляют следующие требования: высокая износоустойчивость в соответствующем эксплуатационном режиме за срок службы устройства или прибора; высокая коррозионная устойчивость, обеспечивающая надежность и продолжительность работы в определенных средах; малая величина переходного сопротивления и ее стабильность в процессе работы и длительного хранения в различных условиях внешней среды; малая термо-э. д. с. в паре с медью; технологичность (легкая обрабатываемость, возможность пайки).
Сопротивление в переменных резисторах регулируется с помощью пружин со скользящим контактом. Под скользящим контактом следует понимать ту часть пружины, которая непосредственно скользит по резистивному элементу, осуществляя тем самым электрический контакт со средним выводом переменного резистора.
В одних случаях скользящий контакт выполняется совместно с пружиной из одного и того же материала, в других - в виде накладок, которые в дальнейшем надежно крепятся к пружинам, изготовленным из другого материала. Иногда пружина частично или полностью гальваническим или химическим путем покрывается каким либо металлом, служащим скользящим контактом.
Материалы скользящих контактов должны иметь: высокую коррозийную стойкость в условиях промышленной атмосферы при повышенной температуре и влажности; высокую эрозийную стойкость; малое удельное сопротивление; малую термо-Э. Д. С.; высокую износоустойчивость в паре с выбранной резистивной проволокой; малое и стабильное во времени контактное сопротивление в паре с резистивным материалом.
Износоустойчивость - один из важных параметров переменного резистора, характеризующий его работоспособность при большом количестве циклов движения подвижного контакта.
Как известно, для снижения переходных контактных сопротивлений в конструкциях переменных резисторов часто предусматривается значительное давление подвижного контакта на проводящий элемент. Однако это приводит к увеличению износа последнего при большом числе циклов движения контакта.
Износоустойчивость проводящего элемента резистора зависит от материалов элемента и подвижного контакта, состояния их поверхностей, величины давления подвижного контакта на элемент и т.д.
Наиболее полно вышеперечисленным требованиям удовлетворяют благородные металлы или сплавы на их основе, характеристики которых приведены в таблице 2.1 и которые широко применяются в скользящих контактах.
Табл.2.1 - Основные характеристики контактных сплавов на основе благородных материалов
|
Материал |
Удельное сопротивление, |
ТКС, 1/град. |
Т. Э.Д.С. отн. меди, |
Твердость по Виккерсу, |
Предел прочности |
|
|
Платина-никель |
0.23 |
0.22-0.71 |
- (0.5-5) |
160 |
45 |
|
|
Платина-иридий |
0.24 |
1.2 |
+5.26 |
130 |
63.3 |
|
|
Платина-рутений |
0,46 |
- |
- |
240 |
- |
|
|
Палладий-серебро-медь |
0.43 |
0.03-0.065 |
- |
125 |
45-80 |
|
|
Палладий-иридий |
0.26 |
1.33 |
+12.4 |
125 |
37-6 |
|
|
Золото-никель |
0.123 |
0.23-0.94 |
- (3-5) |
100 |
36 |
|
|
Золото-серебро-никель |
0.118 |
0.9 |
- |
80 |
- |
|
|
Золото-палладий-никель |
0.23 |
- |
- |
120 |
- |
|
|
Золото-серебро-платина |
0.149 |
- |
- |
112 |
38 |
|
|
Золото-медь |
0.13-0.142 |
0.53 |
- |
115 |
59-88 |
|
|
Серебро-золото-палладий |
0.22 |
- |
- |
65 |
- |
|
|
Серебро-палладий-медь |
- |
0.395 |
- |
165 |
- |
3. Расчет резистора
Задание:
1. Номинальное сопротивление резистора 0-10 кОм
2. ТКС<0.001 К-1
3. Мощность рассеяния 1 Вт
3.1 Выбор и расчет размеров нанесения резистивного материала
В процессе работы резистор нагревается и температура его перегрева НT относительно окружающей среды определяется соотношением:
, K, (3.1)
гдеНT = ТR - Т0,ТR - температура резистора,
С; Т0 20C - температура окружающей среды;
PR = I2R - мощность электрического тока, рассеиваемая резистором, Вт;
I - ток через резистор, А;
R - электрическое сопротивление резистора, Ом;
S - площадь поверхности резистора, м2;
б15-20 Вт/К*м2 - коэффициент теплоотдачи с единицы площади поверхности резистора, для обычного сухого воздуха.
Нормальной температурой нагрева резистора при его работе считается 4050C.
НT=50-20=30K;
Из формулы (3.1) выразим площадь поверхности резистора:
Температура максимального нагрева уменьшается с увеличением размеров резистора и зависит от теплостойкости материалов, применяемых для его изготовления, составляющей обычно 105120 C. Превышение максимальной температуры нагрева ведет к разрушению резистора.
Из формулы расчета мощности: P = U*I=/R находим максимальный ток и напряжение для заданной мощности рассеивания:
P = 1 Вт, =10 кОм,
P = /R,1 = /10000 U = 100 В
Взаимосвязь конструктивных и технологических параметров тонкопленочного резистора устанавливается основным уравнением для их расчета:
(3.3)
где R - сопротивление резистора; с - удельное сопротивление материала резистивной пленки; l - длина резистора; b - ширина резистора; h - толщина резистивной пленки.
(3.4)
где N - отношение длины резистора к его ширине или число квадратов резистора.
Требуемое сопротивление R = 10кОм. Размер нанесенного резистивного элемента был выбран исходя из площади поверхности резистора , а ширина составляет 10 мм, а длина всей секции 166,7 мм.
Подставляем значения в формулу (3.2) и рассчитываем значение удельного сопротивления требуемого от резистивного сплава:
В качестве резистивного слоя возьмем "PC-3710", т.к. удельное сопротивление квадрата входит в диапазон для данного сплава, и при толщине примерно 200 нм мы получаем наше удельное сопротивление квадрата
.
|
Наименование физических и электрических параметров |
РС3710 |
|
|
Объемные образцы Температура плавления, єС |
1250±15 |
|
|
Плотность, г/см3 |
4,6-5,0 |
|
|
Удельное электрическое сопротивление, 10-4 Ом. см |
5-7 |
|
|
Температурный коэффициент сопротивления в интервале температур 20-150єС, 10-4 град-1 |
15-25 |
|
|
Пленки Удельное поверхностное сопротивление, кОм/квадрат |
0,05-2,00 |
|
|
Толщина, нм |
15-300 |
|
|
Температурный коэффициент сопротивления в интервале температур от минус 60 до плюс 125єС, 10-4град-1, не более |
±2 |
|
|
Допустимая мощность рассеяния, Вт/см2, не более |
5 |
ТКС: К-1
Зная силу тока через поперечное сечение проводника и площадь поперечного сечения S, найдем плотность тока:
.
Для стабильных резисторов рекомендуемое значение j<1-2 A/mmІ, рассчитанное значение входит в это диапазон.
3.2 Выбор и расчет подвижного контакта
Ширину контактного элемента возьмем равной ширине нанесенного резистивного слоя - h (контакта) = 1 см = м. В качестве элемента выберем сплав - паладия, серебра и меди. Характеристики:
|
Материал |
Удельное сопротивление, |
ТКС, 1/град. |
Т. Э.Д.С. отн. меди, |
Твердость по Виккерсу, |
Предел прочности |
|
|
Платина-рутений |
0,46 |
- |
- |
240 |
- |
3.3 Расчет корпуса
В качестве подложки для резистивной пленки я использовал ситалл:
Ситалл (СТ-50-1) представляет собой стеклокерамический материал на основе стекла, отличающийся от последнего кристаллической структурой, подобной керамической, но с более мелкими кристаллами и более плотной их упаковкой, исключающей какую-либо пористость материала.
Геометрические размеры - 170х15х0,7мм
Плотность - 2,65 г/см3 ±0,05
Микротвердость - 705 кгс/мм2
Термостойкость - 210°С
Диэлектрическая проницаемость Е при частоте 1,0 МГц - 8,5 ±0,5
Удельное объемное электрическое сопротивление при температуре 100°С - 1014 Ом. см
Температурный коэффициент линейного расширения Альфа х 10 7Л-1 в интервале температур от 20 до 300°С - 52 ±2,0
Электрическая прочность - 47 кВ/мм
Рисунок 3.1 Схема строения резистора
1. Ситалловая подложка
2. Контакты
3. Резистивный элемент
4. Подвижный контакт
Рисунок 3.2 Пример движкового резистора.
Заключение
В ходе данного курсового проекта мы более углубленно изучили непроволочные резисторы. Разобрались в конструктивных особенностях проектирования непроволочных переменных резисторов, также рассмотрели различные используемые резистивные материалы, их достоинства и недостатки. Рассмотрели принцип работы и строение подвижного контакта.
Также был проведен расчет проволочного переменного резистора с определенными параметрами.
Список изпользованной литературы
1. Малинин Р.М. Резисторы. - М.: Энергия, 1969. - 78 с.
2. Б.С. Гальперин - Непроволочные резисторы.
3. Мартюшов К.И., Зайцев Ю.В. Технология производства резисторов. - М.: Высшая школа, 1972. - 312 с.
4. Резисторы. Справочник / Под ред. Четверткова И.И. - М.: Энергоиздат, 1981. - 527 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Общие сведения о переменных резисторах, их основные параметры, классификация и области применения. Технические характеристики проволочных резисторов. Правила выбора материала резистивного элемента, подвижного контакта, расчет переменного резистора.
курсовая работа [609,6 K], добавлен 26.04.2015Общие сведения о резисторах, классификация, система условных обозначений и маркировка. Основные электрические параметры и свойства резисторов. Характеристики и свойства переменных и постоянных резисторов, назначение и использование резисторных наборов.
реферат [33,4 K], добавлен 30.08.2010Классификация резисторов. Обозначения и типы резисторов. Резисторы, выпускаемые промышленностью. Маркировка резисторов с проволочными выводами и SMD-резисторов. Дополнительные свойства резисторов. Зависимость сопротивления от температуры. Шум резисторов.
лекция [131,5 K], добавлен 19.11.2008Широкое применение проволочных переменных резисторов в электронной аппаратуре и их основные достоинства. Резистор переменного сопротивления с круговым вращением подвижной системы. Расчет резистивного элемента, контактной пружины, частотных характеристик.
курсовая работа [56,0 K], добавлен 14.03.2010Классификация, конструкции, характеристики и применение резисторов. Цветовая маркировка и обозначение резисторов в перечне элементов отечественных и зарубежных фирм; их параметры, эквивалентные схемы замещения. Физическая природа электросопротивления.
презентация [4,5 M], добавлен 29.04.2014Расчёт относительной погрешности сопротивления резисторов. Оценка математического ожидания относительной погрешности сопротивлений резисторов, дисперсии относительных погрешностей сопротивлений резисторов, отклонения измеренного значения величины.
контрольная работа [22,5 K], добавлен 29.04.2009Резистор - элемент электронного устройства. Их классификация, типы, виды электрических соединений, зарубежные аналоги. Параметры и характеристики конструкции и материалы резисторов. Система условных обозначений и буквенно-цифровая маркировка детали.
реферат [11,9 M], добавлен 13.03.2011Краткие сведения о резисторах. Выбор элементной базы. Разработка функциональной схемы системы контроля резисторов. Подключение микроконтроллера к последовательному порту персонального компьютера. Метод дискретного счёта. Расчёт размера печатной платы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.03.2012Пассивные пленочные элементы схем. Номинальное сопротивление резистора. Сосредоточенные пленочные резисторы. Проектирование тонкопленочных резисторов. Наиболее применяемые в технике топологии резисторов. Параллельные и последовательные конденсаторы.
реферат [1,5 M], добавлен 15.12.2015Конструктивные и технологические ограничения, которые учитываются при разработке топологии интегральной микросхемы на биполярных транзисторах, схемотехнические параметры. Порядок расчета полупроводниковых резисторов, общие сведения об их изготовлении.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 26.05.2010
