Радиоматериалы и радиокомпоненты [Радиоматериалы и радиокомпоненты] [ 210303.65 «Бытовая радиоэлектронная аппаратура» 210305.65 «Средства радиоэлектронной. - презентация

1 Радиоматериалы и радиокомпоненты [Радиоматериалы и радиокомпоненты] [ «Бытовая радиоэлектронная аппаратура» «Средства радиоэлектронной борьбы» ] [ИИБС, кафедра Электроники] [Преподаватель Останин Борис Павлович] Автор Останин Б.П.

2 Электрофизические свойства радиоматериалов. Слайд 1. Всего 24. Раздел 2 Резисторы Лекция 1 РАДИОКОМПОНЕНТЫ

3 Радиокомпоненты делят на: 1. Активные 2. Пассивные Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 1. Всего 38. Конец слайда

4 Активные: транзисторы, микросхемы, электронные лампы и т.д., то есть компоненты, которые способны усиливать мощность электрических сигналов. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 2. Всего 38. Конец слайда

5 Пассивные компоненты радиоэлектронной аппаратуры Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 3. Всего 38. Конец слайда

6 Пассивные: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы, коммутационные компоненты, то есть компоненты, которые предназначены для перераспределения электрической энергии. Пассивные компоненты являются наиболее распространёнными изделиями. В современной РЭА доля дискретных резисторов составляет 15…50 % всех элементов принципиальной схемы. Доля конденсаторов порядка 25 %. Практически все катушки и трансформаторы являются дискретными компонентами. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 4. Всего 38. Конец слайда

7 РЕЗИСТОРЫ Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 5. Всего 38. Конец слайда

8 Резисторы предназначены для перераспределения и регулирования электрической энергии между элементами схемы. Электрическая энергия в резисторах преобразуется в тепловую энергию и рассеивается. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 6. Всего 38. Конец слайда

9 Классификация резисторов По назначению дискретные резисторы делят на: 1. Резисторы общего назначения 2. Прецизионные 3. Высокочастотные 4. Высоковольтные 5. Высокоомные 6. Специальные По постоянству значения сопротивления на: 1. Постоянные 2. Переменные 3. Специальные (варисторы, терморезисторы, фоторезисторы и т.д.) Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 7. Всего 38. Конец слайда

10 По виду токопроводящего элемента дискретные резисторы делят на: 1. Непроволочные 2. Проволочные По эксплуатационным характеристикам дискретные резисторы делят на: 1. Термостойкие 2. Влагостойкие 3. Вибро- и ударопрочные 4. Высоконадёжные 5. Другие Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 8. Всего 38. Конец слайда

11 Конструкции резисторов Основной компонент постоянного резистора – резистивный элемент. Он может быть: 1. Плёночным 2. Объёмным Величина объёмного сопротивления определяется количеством свободных носителей заряда в материале, температурой, напряжённостью поля и т.д. и выражается известным соотношением - удельное электрическое сопротивление; l - длина резистивного слоя; s - площадь поперечного сечения резистивного слоя. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 9. Всего 38. Конец слайда

12 Чистые металлы для изготовления резисторов не применяются. Для изготовления проволочных резисторов применяют сплавы никеля, хрома и другие, имеющие большое. Для расчёта сопротивления тонких плёнок пользуются понятием удельного поверхностного сопротивления s, под которым понимают сопротивление тонкой плёнки, имеющей форму квадрата. Оно зависит не только от но и от толщины плёнки δ. Если принять δ - толщины резистивной плёнки; w - ширина резистивной плёнки. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 10. Всего 38. Конец слайда

13 То сопротивление плёнки Если l = w, то R = s, причём значение сопротивления не зависит от размеров стороны квадрата. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 11. Всего 38. Конец слайда

14 Плёночные резисторы 1. Диэлектрическое цилиндрическое основание 2. Резистивная плёнка 3. Контактные колпачки 4. Выводы 5. Защитная плёнка Сопротивление сотни Ом Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 12. Всего 38. Конец слайда

15 Сопротивление плёночного резистора l - длина резистора (расстояние между контактными колпачками) D - диаметр цилиндрического стержня Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 13. Всего 38. Конец слайда

16 Большие сопротивления - число витков спирали t - шаг спирали α -ширина канавки Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 14. Всего 38. Конец слайда

17 Объёмные резисторы 1. Стержень из токопроводящей композиции круглого или прямоугольного сечения. 2. Выводы. Запрессованы в стержень. 3. Стеклоэмалевая или стеклокерамическая оболочка. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 15. Всего 38. Конец слайда

18 Постоянный проволочный резистор представляет собой изоляционный каркас, на который намотана проволока с высоким удельным сопротивлением. Снаружи резистор может быть покрыт термостойкой эмалью, опрессован пластмассой или герметизирован металлическим корпусом, закрываемым с торцов керамическими шайбами. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 16. Всего 38. Конец слайда

19 Для гибридных ИМС выпускают микромодульные резисторы, представляющие собой стержень из стекловолокна с нанесённым на поверхность тонким слоем токопроводящей композиции. Такие резисторы приклеивают к контактным площадкам подложек токопроводящим клеем – контактором. Кроме того, для гибридных ИМС выпускают резисторы в виде резистивных плёнок, наносимых на поверхность диэлектрической подложки. Эти резисторы могут быть: 1. Тонкоплёночными(толщина ~ 1 мкм) 2. Толстоплёночными(толщина ~ 20 мкм). Резисторы полупроводниковых ИМС – тонкая (2…3 мкм) локальная область полупроводника, изолированная от подложки и защищённая слоем SiO 2. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 17. Всего 38. Конец слайда

20 Переменные резисторы Переменные резисторы применяются для регулирования тока и напряжения. По конструктивному исполнению делятся на: 1. Одинарные 2. Сдвоенные 3. Однооборотные 4. Многооборотные 5. Без выключателя 6. С выключателем 7. С кольцевым резистивным элементом 8. С полосковым резистивным элементом По назначению: 1. Подстроечные для разовой подстройки 2. Подстроечные для периодической подстройки 3. Регулировочные для многократной регулировки Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 18. Всего 38. Конец слайда

21 По материалу резистивного элемента: 1. Проволочные 2. Непроволочные По характеру изменения сопротивления: 1. Линейные (группа А) 2. Обратнологарифмические (группа Б) 3. Логарифмические (группа В) 4. Синусоидальные 5. Косинусоидальные 6. Другие функциональные зависимости R Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 19. Всего 38. Конец слайда

22 1 – токосъёмник 2 – корпус 3 – токопроводящий элемент 4 – внешние выводы 5 – стопор 6 – заклёпки 7 – вращающаяся ось 8 – изоляционная планка, на которой смонтирован токосъёмник. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 20. Всего 38. Конец слайда

23 Проволочные СП 1. Стопорная разрезная гайка 2. Поворотная ось 3. Цанговая втулка 4. Изоляционный диск с контактной пружиной (ползуном) 5. Планка-ограничитель, закреплённая на оси 6. Гетинаксовая дугообразная пластина, на которой намотан провод 7. Пластмассовый корпус 8. Внешние выводы 9. Провод обмотки 10. Внешний контактный лепесток, соединённый через контактное кольцо с ползуном Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 21. Всего 38. Конец слайда

24 Проволочные резисторы. Плюсы 1. Повышенная теплостойкость 2. Повышенная нагрузочная способность 3. Высокая износостойкость 4. Стабильность параметров при различных внешних воздействиях 5. Сравнительно низкий уровень шума 6. Малый ТКС Проволочные резисторы. Минусы 1. Ограниченный диапазон номинальных сопротивлений 2. Значительные паразитные индуктивность и ёмкость 3. Сравнительно высокая стоимость Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 22. Всего 38. Конец слайда

25 Проволочные резисторы. Плюсы 1. Повышенная теплостойкость 2. Повышенная нагрузочная способность 3. Высокая износостойкость 4. Стабильность параметров при различных внешних воздействиях 5. Сравнительно низкий уровень шума 6. Малый ТКС Проволочные резисторы. Минусы 1. Ограниченный диапазон номинальных сопротивлений 2. Значительные паразитные индуктивность и ёмкость 3. Сравнительно высокая стоимость Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 22. Всего 38. Конец слайда

26 Эквивалентная схема постоянного резистора CRCR R ИЗ LRLRR RКRК С В1 С В2 Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 23. Всего 38. Конец слайда

27 Реактивные составляющие сопротивления резистора определяют его частотные свойства. Относительная частотная погрешность CRCR R ИЗ LRLRR RКRК С В1 С В2 Частотные свойства непроволочных сопротивлений значительно лучше, чем проволочных. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 24. Всего 38. Конец слайда

28 Параметры резисторов Параметры резисторов характеризуют эксплуатационные возможности применения конкретного типа резистора в конкретной электрической схеме. Номинальное сопротивление и его номинальное отклонение (ГОСТ – 90). Для резисторов общего назначения шесть рядов номинальных сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Таблицу показать в WORD е Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 25. Всего 38. Конец слайда

29 Пример Резистор 3,3 к Ом Ряд 6 R = 3,3 0,2 3,3 = 3,3 0,66 = 2,64…3,96 к Ом Ряд 12 R = 3,3 0,1 3,3 = 3,3 0,33 = 3,63…2,97 к Ом Ряд 24 R = 3,3 0,05 3,3 = 3,3 0,165 = 3,135…3,465 к Ом Резистор 4,7 к Ом Ряд 6 R = 4,7 0,2 4,7 = 4,7 0,94 = 3,76…5,64 к Ом Ряд 12 R = 4,7 0,1 4,7 = 4,7 0,47 = 4,23…5,17 к Ом Ряд 24 R = 4,7 0,05 4,7 = 4,7 0,235 = 4,465…4,935 к Ом Числовые коэффициенты подобраны так, что образуется непрерывная шкала сопротивлений. Прецизионные резисторы имеют отклонения от номинала 2 %; 1 %; 0,5 %; 0,2 %; 0,1 %; 0,05 %; 0,02 %; 0,01 %. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 26. Всего 38. Конец слайда

30 Номинальная мощность рассеивания Р НОМ определяет допустимую электрическую нагрузку, которую способен выдержать резистор в течение длительного времени при заданной стабильности сопротивления. Выделяемая в резисторе мощность Рассеиваемая в окружающую среду (отводимая) мощность T R – температура резистора, Т 0 – температура окружающей среды, R T – тепловое сопротивление. Тепловое сопротивление R T тем меньше, чем больше поверхность резистора и теплопроводность материалов резистора. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 27. Всего 38. Конец слайда

31 Из условия баланса мощностей можно определить температуру резистора. Следовательно, при увеличении мощности, выделяемой в резисторе, возрастает его температура. Необходимо уменьшить R T, что достигается увеличением размеров резистора. Из формулы следует также, что R T зависит также от Т 0. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 28. Всего 38. Конец слайда

32 Р Т TRTR T0T0 P ОТВ Р ВЫД Номинальные мощности стандартизованы (ГОСТ и ГОСТ ) и соответствуют ряду: 0,01; 0,025; 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1, 2, 5, 8, 10, 16, 26, 50, 75, 100, 160, 250, 500. Чем больше мощность, тем крупнее резистор. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 29. Всего 38. Конец слайда

33 Для каждого резистора существует Т max, превышать которую нельзя. Р Т T ma x T0T0 P ОТВ Р ВЫД 0,5 Р НОМ T0T0 Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 30. Всего 38. Конец слайда

34 Предельное рабочее напряжение U ПРЕД Для резисторов с небольшим сопротивлением (сотни Ом) расчёт по формуле Для остальных резисторов U ПРЕД определяется конструкцией резистора и ограничивается возможностью электрического пробоя, который, как правило, происходит по поверхности между выводами или между витками спиральной нарезки. Напряжение пробоя зависит от длины резистора, влажности и давления воздуха. При длине резистора не более 5 см оно определяется по формуле Р – давление воздуха, L – длина резистора, см. Значение U ПРЕД указывается в ТУ, оно всегда меньше U ПРОБ. При испытании резисторов U ПРЕД < U ИСП < U ПРОБ. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 31. Всего 38. Конец слайда

35 Температурный коэффициент сопротивления R характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры: ТКС может быть как положительным, так и отрицательным. Если резистивная плёнка толстая, то она ведёт себя как объёмное тело и ТКС положительный. Если плёнка тонкая (состоит из островков) – ТКС отрицательный, так как улучшается контакт между островками. В среднем Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 32. Всего 38. Конец слайда

36 Коэффициент напряжения К Н характеризует влияние приложенного напряжения на сопротивление резистора. При высоких напряжениях у непроволочных резисторов уменьшается сопротивление между отдельными зёрнами резистивной плёнки. А в проволочных резисторах, это обусловлено дополнительным разогревом проволоки при повышенных напряжениях: R 100% - сопротивление резистора при U ПРЕД, R 10% - сопротивление резистора при 0,1 U ПРЕД. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 34. Всего 38. Конец слайда

37 ЭДС шумов резистора. Тепловой шум характеризуется непрерывным, широким и практически равномерным спектром. Величина ЭДС тепловых шумов К = 1, Дж/K - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура, К; R - сопротивление Ом; f - полоса частот, в которой измеряются шумы. При комнатной температуре (Т = 300 К): Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 35. Всего 38. Конец слайда

38 Коэффициент старения R характеризует изменение сопротивления, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счёт процессов окисления, кристаллизации и т.д. В ТУ обычно указывается относительное изменение сопротивления в процентах за определённое время (1000 или часов). Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 33. Всего 38. Конец слайда

39 Если резистор включён на входе высокочувствительного усилителя, то на его выходе будут слышны характерные шумы. Снизить уровень этих шумов можно, лишь уменьшив сопротивление R 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, изменяется сопротивление контактов между отдельными частицами токопроводящего слоя, изменяется (флюктуирует) значение сопротивления, появляется ЭДС токовых шумов E i. Токовый шум, как и тепловой имеет сплошной спектр, но его интенсивность больше в области нижних частот. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 36. Всего 38. Конец слайда

40 Поскольку значение тока в резисторе зависит от напряжения U, то приблизительно можно считать K i - коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств резистивного слоя и полосы частот. Величина K i указывается в ТУ и лежит в пределах 0,2…20 мкВ/В. Чем однороднее структура, тем меньше токовый шум. У металлоплёночных и углеродистых резисторов K i 1,5 мкВ/В. У композиционных поверхностных K i 40 мкВ/В. У композиционных объёмных K i 45 мкВ/В. У проволочных резисторов токовый шум отсутствует. Токовый шум измеряется в полосе от 60 до 6000 Гц. Его величина значительно превышает величину теплового шума. Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 37. Всего 38. Конец слайда

41 1. Укажите, на какие виды подразделяются радиокомпоненты. 2. Укажите, какую долю в современной радиоэлектронной аппаратуре составляют резисторы, конденсаторы. 3. Укажите назначение резисторов. 4. Укажите классификацию резисторов. 5. Начертите эквивалентную схему резистора. 6. Укажите основные параметры резисторов. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Автор Останин Б.П. Радиокомпоненты. Резисторы. Слайд 38. Всего 38. Конец слайда