1º parte: Resistores 1

Transcripción

1 1º parte: Resistores 1

2 Tipo de resistores Composición de carbón Película de carbón Película fina Película gruesa Película metálica Película de óxido metálico De alambre Lámina metálica Derivadores (Shunts) de amperímetros De grilla Composición de carbón Resistores de composición de carbón: consisten de un elemento cilíndrico sólido resistivo con cables conectados al extremo de un alambre incrustado o tapas de metal. El cuerpo de la resistencia se protege con pintura o plástico. En la década del 20 la composición estaba sin aislar y los cables estaban envueltos alrededor de los extremos de la barra del elemento resistivo y soldadas. El material resistivo está hecho de una mezcla de carbón finamente molido (en polvo) y un material aislante (por lo general de cerámica). Una resina mantiene la mezcla unida. La resistencia se determina por la relación entre el material de relleno (el polvo de cerámica) y la de carbón. Mayores concentraciones de carbón, da como resultado una menor resistencia. Las resistencias de composición de carbón eran de uso general en los años 1960 y anteriores, pero no son tan populares para su uso ahora que otros tipos que tienen mejores especificaciones, tales como la tolerancia, la dependencia de tensión y el estrés (las resistencias de carbón cambian el valor con sobretensiones ). Por otra parte, si el contenido de humedad interna (exposición de un cierto periodo de tiempo a un ambiente húmedo) es significativo, el calor de la soldadura va a crear un cambio no reversible en el valor de la resistencia. Poseen mala estabilidad con el tiempo y en el mejor de los casos, sólo el 5% de tolerancia. 2

3 Película de carbón Resistores de película de carbón: Una película de carbón se deposita sobre un sustrato aislante, y se corta una hélice para crear un largo y estrecho camino resistivo. Diferentes formas, (que van desde 90 nω/ m hasta 400 nω/ m) pueden proveer una variedad de resistencias. Estas ofrecen una amplia potencia de W a 5 W a 70 C. Su disponibilidad va desde 1 ohm a 10 megohmio. La temperatura de funcionamiento es amplia, va de -55 C a 155 C. Cuenta con 200 V a 600 V de tensión máxima en la zona de trabajo. Se utilizan en aplicaciones que requieren alta estabilidad a los pulsos. Película gruesa y fina: las de película gruesa se popularizaron durante la década de 1970, y la mayoría de SMD (dispositivo de montaje superficial) las resistencias de hoy en día son de este tipo. La principal diferencia entre la gruesa y la delgada no es el espesor real de la película, sino cómo la esta se aplica al cilindro (resistencias axiales) o superficiales (resistencias SMD). Las de película delgada se hacen por pulverización catódica del material resistivo sobre un sustrato aislante. Se graba a continuación, como el proceso para la fabricación de circuitos impresos. Las de película gruesa se fabrican utilizando una plantilla. Controlando el tiempo de pulverización, el espesor de la película se maneja con precisión. Película de carbón Película gruesa y fina: El tipo de material es diferente y consiste en una o varias cerámicas conductoras (cermet), tales como el nitruro de tantalio (TAN), dióxido de rutenio (RuO 2), óxido de plomo (PbO), rutenato bismuto (Bi 2 Ru 2 O 7), cromo níquel (NiCr), y/o iridato de bismuto (Bi 2 Ir 2 O 7). La resistencia de los resistores de película gruesa y fina después de la fabricación no es muy exacta, sino que se ajustan generalmente a un valor exacto por abrasivos o ajuste del laser. Las resistencias de película fina se suelen especificar con tolerancias de 0.1%, 0.2%, 0.5%, o 1%, y con coeficientes de temperatura de 5 ppm/k a 25 ppm/k. Las resistencias de película gruesa pueden utilizar la misma cerámica conductora, pero se mezclan con sinterizado (en polvo) de vidrio y algún tipo de líquido de modo que el compuesto puede ser serigrafiado. Este compuesto de vidrio y conductores (cermet) se funde (al horno) en un horno a unos 850 C. Las resistencias de película gruesa, tenían tolerancias del 5%, pero han mejorado a un 2% o 1% en las últimas décadas. Los coeficientes de temperatura son altos, este puede cambiar la resistencia en un 1%. Las resistencias de película fina son generalmente mucho más caras que los resistores de película gruesa. 3

4 Película metálica Resistores de película metálica : Un tipo común de resistencia axial hoy es la de metal-film. Estas resistencias metal-film se recubren generalmente con cromo níquel (NiCr), pero se pueden revestir de cualquiera de los materiales cermet antes mencionados de las resistencias de película delgada. A diferencia de las resistencias de película fina, el material se aplica utilizando diferentes técnicas de pulverización catódica (a pesar de que es la misma técnica). Además, a diferencia de las de película delgada, el valor de la resistencia se determina por el corte de una hélice a través de la capa en lugar de por el grabado. (esto es similar a la forma en que se hacen las resistencias de carbón). El resultado es un margen de tolerancia razonable (0,5%, 1% o 2%) y un coeficiente de temperatura que generalmente esta entre 50 ppm/k y 100 ppm/k. Las resistencias metal-film poseen buenas características de ruido y baja alinealidad debido a un bajo coeficiente de tensión. También otros beneficios son la eficiente tolerancia de los componentes y coeficiente de estabilidad con la temperatura. Película de óxido metálico Resistores de película de óxido metálico: Las resistencias de película de óxido metálico se asemejan a los tipos de metal-film, pero están hechas de óxidos metálicos como el óxido de estaño. Esto da lugar a un rango de temperatura de funcionamiento más alto y una mayor estabilidad y fiabilidad que la película de Metal. Se utilizan en aplicaciones con exigencias de alta resistencia. 4

5 De alambre bobinado Resistores de alambre bobinado: Las resistencias bobinadas se hacen comúnmente enrollando un alambre de metal, por lo general nicrhome (cromo niquel), alrededor de una base de cerámica, plástico o fibra de vidrio. Los extremos del alambre están soldados a dos tapas o anillos, que se adjunta a los extremos de la base. El conjunto está protegido con una capa de pintura, moldeado de plástico, o un esmalte al horno de alta temperatura. Debido a la superficie estas resistencias pueden soportar muy alta temperatura, hasta 450 C. Para resistencias bobinadas de mayor potencia se utiliza, un casco exterior de cerámica o una caja de aluminio en la parte superior sobre una capa aislante. El tipo entubado de aluminio está diseñado para conectarse a un disipador de calor, la potencia nominal dependerá del disipador adecuado, por ejemplo, una resistencia de 50 W de potencia nominal se recalienta a una fracción de la disipación de la energía si no se utiliza con un disipador de calor. Grandes resistencias de alambre bobinado puede tener una capacidad de W o más. Debido a que estas resistencias son bobinas, tienen más inductancia que otros tipos de resistencia, a pesar de la inversión alternativa del alambre en la bobina que reduce al mínimo la inductancia. De alambre bobinado Resistores de alambre bobinado: Otras técnicas emplean enrrollado bifilar, o un soporte delgado (para reducir la sección transversal de la bobina). Para la mayoría de los circuitos exigentes se utilizan resistencias con enrrollado Ayrton-Perry. Las aplicaciones de las resistencias bobinadas son similares a las de las resistencias de composición, con la excepción de alta frecuencia. Las resistencias de alambre para altas frecuencias son sustancialmente peor que una resistencia de la composición. 1. Bobinado común 2. Bifilar 3. Común sobre placa 4. Ayrton-Perry 5

6 De lámina metálica Resistores de lámina metálica: El elemento primario es una aleación especial de aluminio de varios micrómetros de espesor. Desde su introducción en la década de 1960, las resistencias de lámina metálica gozan de la mejor precisión y estabilidad que cualquier resistencia disponible. Uno de los parámetros importantes que influyen en la estabilidad es el coeficiente de temperatura de resistencia (TCR). El TCR de las resistencias de aluminio es extremadamente bajo, y se ha mejorado con los años. Una gama de resistencias de ultra precisión de aluminio ofrece una TCR de 0,14 ppm/ C, la tolerancia ± 0,005%, la estabilidad a largo plazo (1 año) 25 ppm, (3 años) 50 ppm (mejorado cinco veces por el cierre hermético), la estabilidad bajo carga (2000 horas) 0,03%, térmica EMF 0,1 mv/ C, -42 db de ruido, tensión coeficiente de 0,1 ppm/v, inductancia 0,08 µh, capacidad 0,5 pf. Derivadores de amperímetros Resistores derivadores (shunt) de amperímetros: es un tipo especial de resistor para censar corriente, tiene cuatro terminales y un valor en miliohms o incluso microohms. Los instrumentos de medición actuales, por sí mismos, sólo pueden tolerar corrientes limitadas. Para medir altas corrientes, ésta pasa a través de la derivación (shunt), y su caída de tensión medida se interpreta como dicha corriente. Un shunt típico se compone de dos bloques de metal sólido, a veces de bronce, montado en un soporte aislante. Entre los bloques, y soldadas o fijadas a ellos, hay una o varias tiras de resistencias de bajo coeficiente de temperatura (TCR) de una aleación de manganina (Cu 84 Ni 4 Mn 12 ). Grandes pernos roscados conectan las grandes corrientes, mientras que los tornillos más pequeños proporcionan conexiones de tensión. Las derivaciones se clasifican según la intensidad de plena escala, y con frecuencia tienen una caída de tensión de 50 mv a corriente nominal. 6

7 En red Resistores en red: En aplicaciones de trabajo pesado para altas corrientes industriales, una red de resistencias refrigeradas por convección se conectan entre dos electrodos. Estas resistencias industriales pueden ser tan grandes como una heladera, algunos diseños pueden manejar más de 500 amperes de corriente, con una gama de resistencias que se extiende desde lo más bajo (0,04 ohms). Se utilizan en aplicaciones tales como el frenado dinámico y bancos de carga para locomotoras y tranvías, neutros de tierra para la distribución de CA industriales, control de cargas para grúas y equipos pesados, pruebas de carga de los generadores y filtrado de armónicos para subestaciones eléctricas. El término resistencia de red se utiliza a veces para describir una resistencia de cualquier tipo relacionada con la grilla de control de una válvula. Esto no es una tecnología de resistencia, es una topología de circuito electrónico. variedades especiales Varistores de óxido metálico (MOV): Este contiene una masa cerámica de óxido de cinc en granos, en una matriz de óxidos de otros metales (pequeñas cantidades de bismuto, cobalto, manganeso) colocada entre dos placas de metal (los electrodos). El límite entre cada grano y su vecino forma un diodo, que permite que la corriente fluya en una sola dirección. La masa de granos orientados al azar es eléctricamente equivalente a una red de pares diodo back-to-back (espalda contra espalda. Cuando se aplica una tensión moderada o pequeña a través de los electrodos, sólo fluye una pequeña corriente, causada por la fuga de las junturas del diodo en inversa. Cuando se aplica una tensión grande, la juntura del diodo se rompe debido a una combinación de la emisión termoiónica y hacen un túnel de electrones con un gran flujo de corriente. El resultado de este comportamiento corriente-tensión es altamente alineal, y permite que el MOV tenga una alta resistencia a las bajas tensiones y una baja resistencia a las tensiones altas. 7

8 variedades especiales Resistores de Tantalio: poseen buenas características en cuanto a disipación de calor, por lo tanto, se los usa para resistencias de potencia; con menor tamaño que sus competidoras de carbón. La aplicación más popular del tantalio en electrónica es para capacitores. Resistor de baja tolerancia de 5 franjas Código de colores para determinar el el valor del resistor Resistor común de 4 franjas 8

9 Potenciómetros: De verdad Potenciómetros: De verdad 9