Деление резисторов по материалу токопроводящего элемента.

С позиции материаловедения наиболее важной является классификация резисторов по типу материала токопроводящего элемента, называемого часто резистивным слоем или элементом. Классификация резисторов по этому признаку может быть представлена в виде схемы (рисунок 2.4)

Рисунок 2.4 – Схема классификации резисторов по материалу токопроводящего элемента

В проволочных резисторах токопроводящими элементами  являются обмоточные провода высокого сопротивления из константана, манганина, нихрома и никелина.

В металлофольговых – токопроводящий резистивный элемент изготавливают из фольги высокоомного материала определенной конфигурации, наносимой на изолированное основание.

Провода могут иметь один или два слоя высокопрочной либо лакостойкой эмали, а также комбинированную изоляцию из эмали и слоя обмотки из хлопчатобумажной или шелковой пряжи.

Диаметр обмоточных проводов для резисторов колеблется от 0,02 до 1 мм. Для малогабаритных высокоомных сопротивлений повышенной  стабильности выпускают провода диаметром (6...10) мкм в сплошной стеклянной изоляции, обладающей высокими электроизоляционными свойствами.

Постоянные проволочные резисторы выполняются намоткой высокоомной проволоки на цилиндрические или плоские каркасы из диэлектрика, что обеспечивает механическую прочность и возможность укрепления на них всех остальных конструктивных элементов.

В реальных резисторах кроме резистивного элемента необходимы металлические выводы для включения в электрическую схему. Они должны иметь надежный электрический контакт с резистивным элементом, а в переменном резисторе также и с подвижным скользящим контактом. Для защиты резистора от влияния окружающей среды и механических повреждений резистивный элемент и часть выводов покрывают защитной пленкой, обладающей хорошей адгезией с металлом выводов и корпусом резистора.

Конструктивное сочетание – токопроводящий элемент и выводы – определяет такие характеристики резистора, как допустимая рассеиваемая мощность, механическая прочность, технологичность изготовления и надежность.

Проволочные резисторы постоянного сопротивления применяются в аппаратуре при высоких требованиях к стабильности, точности, уровню шумов и при значительной (до 100 Вт) допустимой мощности рассеяния. Недостатком проволочных резисторов является ограниченный частотный диапазон из-за большой собственной (паразитной) емкости и индуктивности.

Непроволочные резисторы по толщине токопроводящего элемента подразделяют на тонкопленочные (толщина – доля миллиметра), объемные (толщина – единицы миллиметра). Деление по толщине слоя не существует.

Токопроводящий элемент непроволочных резисторов изготавливается разнообразными технологическими приемами из достаточно широкого спектра резистивных материалов. Он представляет собой тонкую пленку, которая не может служить конструктивным элементом резистора. Поэтому в качестве несущей конструкции таких резисторов используется диэлектрическое основание в виде полых или сплошных цилиндров, квадратных, прямоугольных или дисковых подложек (каркасов).

Основной операцией при создании непроволочных резисторов является нанесение токопроводящей пленки на диэлектрическое основание. Пленка должна иметь хорошую адгезию (сцепление) с основанием и длительно сохранять ее в рабочем темперном диапазоне. Сопротивление резистора определяется конфигурацией, составом пленки, ее толщиной и размерами основания. Состав пленки определяет временную или эксплуатационную стабильность резистора. Размеры основания совместно с выводами определяют отвод тепла, а значит работоспособность и надежность резистора. Чем на большую мощность рассчитан резистор, тем больше должна быть поверхность охлаждения и размеры диэлектрического основания.

Следует отметить, что выпускаются бескорпусные переменные и постоянные резисторы различного назначения.

Тонкопленочные резисторы по материалу токопроводящего слоя подразделяются на углеродистые и бороуглеродистые, металлодиэлектрические, металлооксидные и металлизированные

В углеродистых и бороуглеродистых резисторах токопроводящим элементом является пленка углерода или борорганических соединений, наносимая пиролитическим осаждением на диэлектрическое основание (каркас) резистора.

Металлодиэлектрические, металлооксидные и металлизированные токопроводящие элементы изготавливают в виде микрокомпозиционного слоя из диэлектрика и металла, тонкой пленки оксида металла или сплава металла с различными добавками.

Толстопленочные и объемные резисторы, как и тонкопленочные, используют различные материалы для формирования токопроводящего слоя. К ним относятся лакосажевые, керметные материалы и проводящие пластмассы.

Токопроводящие слои таких резисторов представляют собой гетерогенную (однородную) систему или композицию из нескольких составляющих. Ее получают механическим смешиванием проводящего компонента из графита или сажи, металла или оксида металла. Обязательно добавление в смесь органического или неорганического связующего материала (смолы, стеклоэмали), наполнителя, пластификатора и отвердителя. После соответствующей термообработки смеси образуется однородный монолитный слой с необходимым комплексом резистивных параметров.

Лакосажевые композиции формируются на основе смол в виде лаковых растворов. Проводящим компонентом является сажа. Поэтому резисторы на основе таких композиций называют лакосажевыми, лакопленочными или пленочными композиционными. Для объемных резисторов на основе сажи, в качестве связующего компонента используют органические смолы и стеклоэмали.

В керметных резисторах основным проводящим компонентом являются металлические порошки и их смеси, представляющие собой керамическую, стеклянную или полимерную основу с равномерно распределенными частицами металла.

В резисторах на основе проводящих пластмасс токопроводящий элемент формируется горячим прессованием проводящей композиции в  виде пресспорошков, изготовленных на основе связующих полимеров (смол) и сажи. Возможны металлопластмассовые композиции, проводящим компонентом которых являются металлы.

Обилие разнообразных и достаточно жестких требований к резисторам обеспечивается как подбором необходимого материала токопроводящего элемента, так и большим количеством конструктивных решений. Поэтому номенклатура постоянных и переменных резисторов достаточно широка. Это позволяет обеспечивать решение весьма сложных задач при разработке, производстве и эксплуатации радио- и электротехнических приборов, устройств и систем.

Для более полной информации о резисторах необходимо пользоваться специальной и справочной литературой, а также нормативной документацией на выпускаемую продукцию производителем.