Непроволочный переменный резистор
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
Задание на
курсовую работу
Студенту Бельскому Степану Александровичу
группы 321 факультета электронной техники
Тема: Непроволочный переменный резистор
Исходные данные:
. Номинальное сопротивление резистора 0-10 кОм
. ТКС<0.001 К-1
3. Мощность рассеяния 1 Вт
Перечень вопросов, подлежащих разработке:
. Материалы для переменных резисторов и технология их
получения.
2. Электрические свойства материалов.
. Выбор материала резистивного элемента и размеров
резистора.
. Выбор материала и конструкции подвижного контакта.
. 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
|
0,3
|
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
|
0.9
|
-
|
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
. 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 ?T относительно окружающей среды определяется
соотношением:
, K, (3.1)
где?T = ТR - Т0,ТR -
температура резистора,
°С; Т0» 20°C - 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;
α15-20 Вт/К*м2 - коэффициент
теплоотдачи с единицы площади поверхности резистора, для обычного сухого
воздуха.
Нормальной температурой нагрева резистора при его работе считается
40¼50°C.
?T=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 105¼120 °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; ρ - 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, ºС
|
Плотность, г/см3
|
4,6-5,0
|
Удельное
электрическое сопротивление, 10-4 Ом. см
|
5-7
|
Температурный
коэффициент сопротивления в интервале температур 20-150ºС, 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 125ºС, 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/mm², 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
. Ситалловая подложка
. Контакты
. Резистивный элемент
. 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.
. Мартюшов
К.И., Зайцев Ю.В. Технология производства резисторов. - М.: Высшая школа, 1972.
- 312 с.
. Резисторы.
Справочник / Под ред. Четверткова И.И. - М.: Энергоиздат, 1981. - 527 с.