Layout do cabo

Os componentes de furo passante normalmente possuem “fios” que saem do corpo “axialmente”, isto é, em uma linha paralela ao eixo mais longo da peça. Outros têm fios saindo do corpo “radialmente”. Outros componentes podem ser SMT (tecnologia de montagem em superfície), enquanto os resistores de alta potência podem ter um de seus terminais projetado no dissipador de calor.

Composição de carbono

Os resistores de composição de carbono (RCC) consistem em um elemento resistivo cilíndrico sólido com cabos embutidos ou tampas de metal nas quais os cabos são fixados. O corpo do resistor é protegido com tinta ou plástico. Os resistores de composição de carbono da virada do século tinham corpos não isolados; Fios condutores foram enrolados nas extremidades da haste do elemento de resistência e soldados. O resistor finalizado foi pintado de acordo com o código de cores de seu valor.[1]​.

Resistores de composição de carbono ainda estão disponíveis, mas são relativamente caros. Os valores variam de frações de ohm a 22 megaohms. Devido ao seu alto preço, esses resistores não são mais utilizados na maioria das aplicações. No entanto, eles são usados ​​em fontes de alimentação e controles de soldagem.[2]​ Eles também são procurados para o reparo de equipamentos eletrônicos antigos nos quais a autenticidade é um fator importante.[2][3]​.

Existem resistores de carbono muito antigos, cujo código de cores deve ser lido assim: Cor da extremidade, que indica o primeiro algarismo, cor do corpo, que indica o segundo algarismo, e cor de um ponto marcado no corpo, que indica o número de zeros a somar.

pilha de carbono

Um resistor de pilha de carbono é composto de uma pilha de discos de carbono comprimidos entre duas placas de contato metálicas. Ajustar a pressão de fixação modifica a resistência entre as placas. Esses resistores são usados ​​quando uma carga ajustável é necessária, por exemplo, em testes de baterias de automóveis ou transmissores de rádio. Um resistor de célula de carbono também pode ser usado como controle de velocidade para motores de pequenos eletrodomésticos (máquinas de costura, misturadores manuais) com potências de até algumas centenas de watts.[4]​ Um resistor de célula de carbono pode ser incorporado em reguladores automáticos de tensão para geradores, onde a célula de carbono controla a corrente de campo para manter uma tensão relativamente constante.[5]​ O princípio também é aplicado no microfone de carbono.

filme de carbono

Um filme de carbono é depositado em um substrato isolante e uma hélice "Hélice (geometria)") é cortada nele para criar um caminho resistivo longo e estreito. A variação das formas, juntamente com a resistividade do carbono amorfo (variando entre 500 e 800 μΩ m), pode fornecer uma ampla gama de valores de resistência. Em comparação com a composição do carbono, caracterizam-se pelo baixo ruído, devido à distribuição precisa da grafite pura sem aglutinante.[6] Os resistores de filme de carbono têm uma faixa de potência de 0,125 W a 5 W a 70 °C. Os resistores disponíveis variam de 1 ohm a 10 megaohms. O resistor de filme de carbono tem uma faixa de temperatura operacional de -55°C a 155°C. Possui uma faixa máxima de tensão de trabalho de 200 a 600 volts. Resistores especiais de filme de carbono são usados ​​em aplicações que exigem alta estabilidade de pulso.[2]​.

Resistores de carbono impressos

Os resistores de composição de carbono podem ser impressos diretamente na placa de circuito impresso (PCB) como parte do processo de fabricação da PCB. Embora esta técnica seja mais comum em módulos PCB híbridos, ela também pode ser usada em PCBs de fibra de vidro padrão. As tolerâncias são geralmente bastante grandes e podem ser da ordem de 30%. Uma aplicação típica seriam resistores pull-up não críticos.

filme grosso e fino

Os resistores de filme espesso tornaram-se populares durante a década de 1970, e a maioria dos SMDs (dispositivos de montagem em superfície) hoje são desse tipo. O elemento resistivo dos filmes espessos é 1000 vezes mais espesso que o dos filmes finos,[7]​ mas a principal diferença é como o filme é aplicado ao cilindro (resistências axiais) ou à superfície (resistências SMD).

Os resistores de filme fino são fabricados por pulverização catódica de material resistivo em um substrato isolante. O filme é então gravado de forma semelhante ao antigo processo (subtrativo) de fabricação de placas de circuito impresso; Ou seja, a superfície é revestida com um material fotorresistente, depois coberta com uma película padrão, irradiada com luz ultravioleta, e então a camada fotorresistente exposta é revelada e a película fina subjacente é gravada.

Os resistores de filme espesso são fabricados usando processos de serigrafia e estêncil.[2]​.

filme metálico

Um tipo comum de resistores com chumbo axial hoje é o resistor de filme metálico. Os resistores de eletrodo de metal sem chumbo normalmente usam a mesma tecnologia.

Os resistores de filme metálico são normalmente revestidos com níquel-cromo (NiCr), mas podem ser revestidos com qualquer um dos materiais cermet mencionados acima para resistores de filme fino. Ao contrário dos resistores de filme fino, o material pode ser aplicado usando outras técnicas além da pulverização catódica (embora esta seja uma das técnicas). Além disso, ao contrário dos resistores de película fina, o valor da resistência é determinado cortando uma hélice através do revestimento, em vez de gravá-lo. Isso é semelhante à forma como os resistores de carbono são feitos. O resultado é uma tolerância razoável (0,5%, 1% ou 2%) e um coeficiente de temperatura que normalmente está entre 50 e 100 ppm/K.[8]​ Os resistores de filme metálico possuem boas características de ruído e baixa não linearidade devido a um baixo coeficiente de deformação. Sua tolerância estreita, coeficiente de baixa temperatura e estabilidade a longo prazo também são benéficos.[2]​.

filme de óxido metálico

Os resistores de filme de óxido metálico são feitos de óxidos metálicos, resultando em uma temperatura operacional mais alta e maior estabilidade e confiabilidade do que os resistores de filme metálico. Eles são usados ​​em aplicações com requisitos de alta resistência.

Enrolamento de cabo

Os resistores de fio enrolado são comumente feitos enrolando um fio de metal, geralmente nicromo, em torno de um núcleo de cerâmica, plástico ou fibra de vidro. As extremidades do fio são soldadas a duas tampas ou anéis presos às extremidades do núcleo. A montagem é protegida com uma camada de tinta, plástico moldado ou esmalte cozido em alta temperatura. Esses resistores são projetados para suportar temperaturas excepcionalmente altas, de até 450 °C.[2] Os terminais dos resistores de fio enrolado de baixa potência têm geralmente entre 0,6 e 0,8 mm de diâmetro e são estanhados para facilitar a soldagem. Para resistores de fio enrolado de maior potência, um revestimento externo de cerâmica ou alumínio é usado sobre uma camada isolante; Se o revestimento externo for de cerâmica, esses resistores às vezes são descritos como resistores de "cimento", embora na verdade não contenham nenhum cimento Portland tradicional. Os resistores revestidos de alumínio são projetados para serem conectados a um dissipador de calor para dissipar o calor; A classificação de potência depende de seu uso com um dissipador de calor adequado; por exemplo, um resistor de potência nominal de 50 W superaquecerá em uma fração da potência dissipada se não for usado com um dissipador de calor. Grandes resistores de fio enrolado podem ter uma potência nominal de 1000 watts ou mais.

Como os resistores de fio enrolado são eletromagnéticos, eles têm mais indutância indesejada do que outros tipos de resistores, embora enrolar o fio em seções com direções alternadas possa minimizar a indutância. Outras técnicas empregam enrolamento bifilar"), ou um formador fino e plano (para reduzir a área da seção transversal da bobina). Para circuitos mais exigentes, são usados ​​resistores enrolados de Ayrton-Perry".

As aplicações dos resistores de fio enrolado são semelhantes às dos resistores de composição, com exceção de alta frequência. A resposta de alta frequência dos resistores de fio enrolado é substancialmente pior do que a de um resistor de composição.[2]​.

resistência de chapa metálica

Em 1960, Felix Zandman e Sidney J. Stein[9]​ apresentaram um desenvolvimento de resistência de folha de estabilidade muito alta.

O elemento de resistência primário de um resistor de folha é uma folha de liga de cromo-níquel com vários mícrons de espessura. As ligas de cromo-níquel são caracterizadas por apresentarem alta resistência elétrica (cerca de 58 vezes a do cobre), pequeno coeficiente de temperatura e alta resistência à oxidação. Alguns exemplos são o Cromel A e o Nicromo V, cuja composição típica é 80 Ni e 20 Cr, com ponto de fusão de 1420 °C. Quando o ferro é adicionado, a liga de cromo-níquel torna-se mais dúctil. Nicromo e Cromel C são exemplos de liga contendo ferro. A composição típica do Nicromo é 60 Ni, 12 Cr, 26 Fe, 2 Mn e a do Cromel C, 64 Ni, 11 Cr, 25 Fe. A temperatura de fusão dessas ligas é 1350° e 1390 °C, respectivamente.[10]​.

Desde a sua introdução na década de 1960, os resistores de folha tiveram a melhor precisão e estabilidade de qualquer resistor disponível. Um dos parâmetros de estabilidade importantes é o coeficiente de resistência à temperatura (CTR). O CTR dos resistores de folha é extremamente baixo e tem sido melhorado ao longo dos anos. Uma linha de resistores de folha de ultraprecisão oferece um TCR de 0,14 ppm/°C, tolerância ±0,005%, estabilidade de longo prazo (1 ano) 25 ppm, (3 anos) 50 ppm (5x melhorado por vedação hermética), estabilidade sob carga (2.000 horas) 0,03%, EMF térmico 0,1 μV/°C, ruído -42 dB, coeficiente de tensão 0,1 ppm/V, indutância 0,08 μH, capacitância 0,5 pF.[11]​.

A estabilidade térmica deste tipo de resistências também tem a ver com os efeitos opostos da resistência elétrica do metal que aumenta com a temperatura, e que é reduzida pela expansão térmica que leva ao aumento da espessura da chapa, cujas outras dimensões são limitadas por um substrato cerâmico.[12]​.

Elementos de medição

Um shunt é um tipo especial de resistor sensor de corrente, que possui quatro terminais e um valor em miliohms ou mesmo micro-ohms. Os instrumentos de medição de corrente, por si só, geralmente aceitam apenas correntes limitadas. Para medir correntes altas, a corrente passa pelo shunt através do qual a queda de tensão é medida e interpretada como corrente. Um shunt típico consiste em dois blocos de metal sólido, às vezes de latão, montados sobre uma base isolante. Entre os blocos, e a eles soldados, estão uma ou mais tiras de liga de manganina com coeficiente de resistência a baixa temperatura. Parafusos grandes rosqueados nos blocos fazem as conexões de corrente, enquanto parafusos muito menores fornecem as conexões do voltímetro. Os shunts são classificados para corrente total e geralmente apresentam uma queda de tensão de 50 mV na corrente nominal. Esses medidores são combinados com a corrente nominal do shunt usando um mostrador devidamente marcado; Nenhuma alteração precisa ser feita nas outras partes do medidor.

Resistência da rede

Em aplicações industriais de alta corrente, um resistor de grade é uma grande rede resfriada por convecção de tiras de liga metálica estampada conectadas em fileiras entre dois eletrodos. Esses resistores de nível industrial podem ser tão grandes quanto uma geladeira; Alguns projetos podem suportar mais de 500 amperes de corrente, com uma faixa de resistência abaixo de 0,04 ohms. Eles são usados ​​em aplicações como frenagem dinâmica e banco de carga para locomotivas e bondes, aterramento neutro para distribuição industrial de CA, controle de cargas para guindastes e equipamentos pesados, teste de carga de geradores e filtragem harmônica para subestações elétricas.

O termo resistor de grade às vezes é usado para descrever um resistor de qualquer tipo conectado à grade de controle de um tubo de vácuo. Não é uma tecnologia de resistor; É uma topologia de circuito eletrônico.

Resistências ajustáveis

Um resistor pode ter um ou mais pontos de derivação fixos para que a resistência possa ser alterada movendo os fios de conexão para terminais diferentes. Alguns resistores de potência enrolados possuem um ponto de conexão que pode deslizar ao longo do elemento de resistência, permitindo que uma porção maior ou menor do resistor seja usada.

Quando for necessário um ajuste contínuo do valor da resistência durante a operação do equipamento, a torneira de resistência deslizante pode ser conectada a um botão acessível ao operador. Esse dispositivo é chamado de reostato e possui dois terminais.

Potenciômetros

Um potenciômetro (coloquialmente, potenciômetro) é um resistor de três terminais com um ponto de derivação continuamente ajustável, controlado pela rotação de um eixo ou botão ou por um controle deslizante linear. O nome potenciômetro vem de sua função como divisor de tensão ajustável para fornecer um potencial variável no terminal conectado ao ponto de derivação. Controlar o volume em um dispositivo de áudio é uma aplicação comum de um potenciômetro. Um potenciômetro típico de baixa potência (ver desenho) é construído com um elemento de resistência plano de composição de carbono, filme metálico ou plástico condutor, com um bronze fosforoso elástico movendo-se ao longo da superfície. Uma construção alternativa é o fio de resistência enrolado em um formato, com o limpador deslizando axialmente ao longo da bobina.[14]​ Estes têm resolução mais baixa, pois conforme o limpador se move, a resistência muda em passos iguais à resistência de uma única volta.[14]​.

Potenciômetros multivoltas de alta resolução são usados ​​em aplicações de precisão. Eles possuem elementos de resistência de fio enrolado normalmente em um mandril helicoidal, com o limpador se movendo em uma trilha helicoidal quando o controle é girado, fazendo contato contínuo com o fio. Alguns incluem um revestimento resistente de plástico condutor sobre o cabo para melhorar a resolução. Eles geralmente oferecem dez voltas em seus eixos para cobrir todo o alcance. Eles normalmente são configurados com mostradores que incluem um contador de voltas simples e um mostrador graduado, e normalmente podem atingir resolução de três dígitos. Computadores eletrônicos analógicos os usaram em quantidade para definir coeficientes, e os osciloscópios de varredura retardada das últimas décadas incluíram um em seus painéis.

Caixa de décadas

Uma caixa de décadas de resistores ou caixa de substituição de resistores é uma unidade que contém resistores de vários valores, com uma ou mais chaves mecânicas permitindo que qualquer um dos vários resistores discretos oferecidos pela caixa seja discado. O resistor geralmente tem alta precisão, variando desde uma precisão de laboratório/calibração de 20 partes por milhão até uma precisão de campo de 1%. Existem também caixas econômicas com menos precisão. Todos os tipos oferecem uma maneira conveniente de selecionar e alterar rapidamente um resistor em laboratório, experimentação e trabalho de desenvolvimento, sem a necessidade de colocar os resistores um por um ou armazenar cada valor. A gama de resistências fornecidas, a máxima resolução e precisão caracterizam a caixa. Por exemplo, uma caixa oferece resistências de 0 a 100 megaohms, resolução máxima de 0,1 ohms, precisão de 0,1%.[15]​.

Dispositivos especiais

Existem vários dispositivos cuja resistência muda com diversas magnitudes. A resistência dos termistores NTC possui um forte coeficiente de temperatura negativo, tornando-os úteis para medir temperaturas. Como sua resistência pode ser grande até que aqueçam devido à passagem de corrente, eles também são comumente usados ​​para evitar picos excessivos de corrente quando o equipamento é ligado. Da mesma forma, a resistência de um umidificador varia com a umidade. Um tipo de fotodetector, o fotorresistor, possui uma resistência que varia com a iluminação.

O extensômetro, inventado por Edward E. Simmons e Arthur C. Ruge em 1938, é um tipo de resistência que muda de valor com a tensão aplicada. Você pode usar um único resistor, ou um par (meia ponte), ou quatro resistores conectados em uma configuração de ponte de Wheatstone. O extensômetro é fixado com adesivo a um objeto que está sujeito a deformação mecânica. Com o extensômetro e um filtro, um amplificador e um conversor analógico/digital, a deformação de um objeto pode ser medida.

Uma invenção relacionada, mas mais recente, usa um "composto de tunelamento quântico" para detectar estresse mecânico. Ele passa uma corrente cuja magnitude pode variar por um fator de 10 em resposta a mudanças na pressão aplicada.

Contenido

Las resistencias de precisión o de hojas metálicas, conocidas también por su nombre en inglés foil resistors, son aquellas cuyo valor se ajusta con errores de o menos y tienen además una variación muy pequeña con la temperatura, del orden de entre 25 y 125 grados Celsius. Este componente tiene una utilización muy especial en circuitos analógicos, con ajustes muy estrechos de las especificaciones.

La resistencia logra una precisión tan alta en su valor, como en su especificación de temperatura, debido a que la misma debe ser considerada como un sistema, donde los materiales que la conforman interactúan para lograr su estabilidad.

Una hoja de metal muy fino se pega a un aislador como el vidrio o cerámica, al aumentar la temperatura, la expansión térmica del metal es mayor que la del vidrio o cerámica y al estar pegado al aislador, produce en el metal una fuerza que lo comprime reduciendo su resistencia eléctrica, como el coeficiente de variación de resistencia del metal con la temperatura es casi siempre positivo, la suma casi lineal de estos factores hace que la resistencia no varíe o que lo haga mínimamente.[16]​.

Este componente tuvo su origen en varios países y en diferentes tiempos.

Por los años 50, algunas empresas y centros académicos de tecnología, en especial en los Estados Unidos, comenzaron a investigar nuevas técnicas de componentes que se adaptaran a la industria naciente de los semiconductores.

Los nuevos sistemas electrónicos debían ser más estables y más compactos y la industria de ese tiempo puso más énfasis en la precisión y en la estabilidad del comportamiento con los cambios de temperatura. En la tecnología de resistencias había dos tipos emergentes, las hechas con películas metálicas muy finas, depositadas en substratos aislantes, como el vidrio o la cerámica, y cuyo depósito se realizaba con técnicas de evaporación metálicas. Luego estaban las resistencias hechas con hojas metálicas, cuyos espesores eran mayores que los realizados con películas metálicas. Las hojas metálicas se pegaban a substratos aislante, como el vidrio o la cerámica.

Investigando el origen de esta última tecnología llegamos a Duncan y John Cox, los cuales patentaron en 1951, un resistor para uso de calefacción.[17]​ Si bien el objeto de este componente era de ser usado como elemento de calefacción, la novedad del mismo residía en su construcción geométrica, la forma de las líneas resistivas fueron adoptadas por empresas dedicadas a la fabricación de resistencias de hojas metálicas realizada en 1979 por Benjamín Solow,[18]​ o en su versión mejorada de 1983 realizada por Josph Szware,[19]​

La realización de una resistencia de película metálica delgada, requiere experiencia avanzada en múltiples disciplinas como el dibujo vectorial, la metalurgia, adhesivos de alta temperatura, fotolitografía de líneas muy finas, grabado fino y pasivación química, que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos, como una reacción química o electroquímica, la que reduce o es completamente impedida, diseño de la forma de los conductores para minimizar la inductancia, capacitancia, exceso de ruido y puntos calientes (puntos de alta densidad de corriente), análisis de tensiones mecánicas y sus componentes térmicos, encapsulamiento que reduzcan la tensión mecánica y las operaciones de fabricación en proceso y posteriores a la mejora de la fiabilidad.

Las resistencias de películas metálicas delgadas se usan en áreas de ambientes hostiles como las que ocurre en el espacio. Las demandas de la industria aeroespacial difieren de los requisitos comerciales en un área importante: la confiabilidad debe continuar. En algunos casos, solo hay una oportunidad para completar la misión y el sistema no puede ser devuelto al taller para reparaciones. Algunos sistemas deben transitar el espacio profundo durante 10 años o más antes de activarse. con una gran confiabilidad a largo plazo.

Un ejemplo simple es su utilización en amplificadores operacionales, la ganancia se establece por la relación de la resistencia de realimentación a la resistencia de entrada. Con amplificadores diferenciales, la relación se basa de un conjunto de cuatro resistencias. En ambos casos, cualquier cambio en las relaciones de estas resistencias afecta directamente la función del circuito. Estas pueden cambiar debido a diferentes coeficientes de temperatura que experimentan un calentamiento, ya sea interno o externo, por lo tanto, es común que muchos circuitos dependan de muchas características de estabilidad relacionadas con la aplicación, todo al mismo tiempo en los mismos dispositivos.

Efeito piezoresistivo

Como inicialmente indicado, existe um efeito de interação de forças entre a chapa metálica e o substrato; A chapa metálica se comporta como um extensômetro, que é um sensor baseado no efeito piezoresistivo; uma tensão que deforme o medidor produzirá uma variação em sua resistência elétrica.

Este sensor, em sua forma básica, foi utilizado pela primeira vez em 1936. A descoberta do princípio foi feita em 1856 por Lord Kelvin, que carregou fios de cobre e ferro, produzindo neles uma tensão mecânica e registrando um aumento na resistência elétrica com a deformação de tração do fio. Ele observou que o fio de ferro apresenta maior aumento de resistência do que o fio de cobre, quando submetido à mesma deformação unitária.

A partir de experimentos realizados por Lord Kelvin em 1856, descobriu-se que quando um metal é submetido a uma força mecânica, ocorre uma mudança em sua resistência elétrica. Assim, submeter o metal a uma força que o estica produz um aumento na sua resistência, e se aplicarmos compressão, a sua resistência elétrica diminui. Este efeito acabou por abrir um novo campo de medições.

Um aumento na temperatura de um metal produz dois efeitos, uma expansão e um aumento na sua resistência elétrica.

Em 1959, William T. Bean introduziu um extensômetro tipo folha de metal, ou também chamado em inglês de extensômetro*,[20]​ com geometria de Cox usada para medir a deformação unitária de materiais submetidos a forças mecânicas. Vários pontos devem ser destacados sobre este desenvolvimento: 1) utiliza uma chapa metálica com geometria Cox, 2) utiliza metais como Constantan ou Nicromo e 3) o uso de um método fotográfico e depois o uso de erosão química para tornar o modelo resistivo.

Estudando esse desenvolvimento, pode-se especular que os técnicos que utilizaram extensômetros, medindo as propriedades mecânicas de vidros e cerâmicas, encontraram uma variação muito pequena na resistência com a temperatura, justamente pelo efeito mencionado inicialmente.

A primeira descrição desse sistema, utilizando propriedades geométricas, físicas e químicas, como a geometria de Cox, o efeito Kelvin e o uso da liga níquel-cromo, todas integradas em um único componente, foi feita por Zandman em 1970.[21]​.

Layout do cabo

Os componentes de furo passante normalmente possuem “fios” que saem do corpo “axialmente”, isto é, em uma linha paralela ao eixo mais longo da peça. Outros têm fios saindo do corpo “radialmente”. Outros componentes podem ser SMT (tecnologia de montagem em superfície), enquanto os resistores de alta potência podem ter um de seus terminais projetado no dissipador de calor.

Composição de carbono

Os resistores de composição de carbono (RCC) consistem em um elemento resistivo cilíndrico sólido com cabos embutidos ou tampas de metal nas quais os cabos são fixados. O corpo do resistor é protegido com tinta ou plástico. Os resistores de composição de carbono da virada do século tinham corpos não isolados; Fios condutores foram enrolados nas extremidades da haste do elemento de resistência e soldados. O resistor finalizado foi pintado de acordo com o código de cores de seu valor.[1]​.

Resistores de composição de carbono ainda estão disponíveis, mas são relativamente caros. Os valores variam de frações de ohm a 22 megaohms. Devido ao seu alto preço, esses resistores não são mais utilizados na maioria das aplicações. No entanto, eles são usados ​​em fontes de alimentação e controles de soldagem.[2]​ Eles também são procurados para o reparo de equipamentos eletrônicos antigos nos quais a autenticidade é um fator importante.[2][3]​.

Existem resistores de carbono muito antigos, cujo código de cores deve ser lido assim: Cor da extremidade, que indica o primeiro algarismo, cor do corpo, que indica o segundo algarismo, e cor de um ponto marcado no corpo, que indica o número de zeros a somar.

pilha de carbono

Um resistor de pilha de carbono é composto de uma pilha de discos de carbono comprimidos entre duas placas de contato metálicas. Ajustar a pressão de fixação modifica a resistência entre as placas. Esses resistores são usados ​​quando uma carga ajustável é necessária, por exemplo, em testes de baterias de automóveis ou transmissores de rádio. Um resistor de célula de carbono também pode ser usado como controle de velocidade para motores de pequenos eletrodomésticos (máquinas de costura, misturadores manuais) com potências de até algumas centenas de watts.[4]​ Um resistor de célula de carbono pode ser incorporado em reguladores automáticos de tensão para geradores, onde a célula de carbono controla a corrente de campo para manter uma tensão relativamente constante.[5]​ O princípio também é aplicado no microfone de carbono.

filme de carbono

Um filme de carbono é depositado em um substrato isolante e uma hélice "Hélice (geometria)") é cortada nele para criar um caminho resistivo longo e estreito. A variação das formas, juntamente com a resistividade do carbono amorfo (variando entre 500 e 800 μΩ m), pode fornecer uma ampla gama de valores de resistência. Em comparação com a composição do carbono, caracterizam-se pelo baixo ruído, devido à distribuição precisa da grafite pura sem aglutinante.[6] Os resistores de filme de carbono têm uma faixa de potência de 0,125 W a 5 W a 70 °C. Os resistores disponíveis variam de 1 ohm a 10 megaohms. O resistor de filme de carbono tem uma faixa de temperatura operacional de -55°C a 155°C. Possui uma faixa máxima de tensão de trabalho de 200 a 600 volts. Resistores especiais de filme de carbono são usados ​​em aplicações que exigem alta estabilidade de pulso.[2]​.

Resistores de carbono impressos

Os resistores de composição de carbono podem ser impressos diretamente na placa de circuito impresso (PCB) como parte do processo de fabricação da PCB. Embora esta técnica seja mais comum em módulos PCB híbridos, ela também pode ser usada em PCBs de fibra de vidro padrão. As tolerâncias são geralmente bastante grandes e podem ser da ordem de 30%. Uma aplicação típica seriam resistores pull-up não críticos.

filme grosso e fino

Os resistores de filme espesso tornaram-se populares durante a década de 1970, e a maioria dos SMDs (dispositivos de montagem em superfície) hoje são desse tipo. O elemento resistivo dos filmes espessos é 1000 vezes mais espesso que o dos filmes finos,[7]​ mas a principal diferença é como o filme é aplicado ao cilindro (resistências axiais) ou à superfície (resistências SMD).

Os resistores de filme fino são fabricados por pulverização catódica de material resistivo em um substrato isolante. O filme é então gravado de forma semelhante ao antigo processo (subtrativo) de fabricação de placas de circuito impresso; Ou seja, a superfície é revestida com um material fotorresistente, depois coberta com uma película padrão, irradiada com luz ultravioleta, e então a camada fotorresistente exposta é revelada e a película fina subjacente é gravada.

Os resistores de filme espesso são fabricados usando processos de serigrafia e estêncil.[2]​.

filme metálico

Um tipo comum de resistores com chumbo axial hoje é o resistor de filme metálico. Os resistores de eletrodo de metal sem chumbo normalmente usam a mesma tecnologia.

Os resistores de filme metálico são normalmente revestidos com níquel-cromo (NiCr), mas podem ser revestidos com qualquer um dos materiais cermet mencionados acima para resistores de filme fino. Ao contrário dos resistores de filme fino, o material pode ser aplicado usando outras técnicas além da pulverização catódica (embora esta seja uma das técnicas). Além disso, ao contrário dos resistores de película fina, o valor da resistência é determinado cortando uma hélice através do revestimento, em vez de gravá-lo. Isso é semelhante à forma como os resistores de carbono são feitos. O resultado é uma tolerância razoável (0,5%, 1% ou 2%) e um coeficiente de temperatura que normalmente está entre 50 e 100 ppm/K.[8]​ Os resistores de filme metálico possuem boas características de ruído e baixa não linearidade devido a um baixo coeficiente de deformação. Sua tolerância estreita, coeficiente de baixa temperatura e estabilidade a longo prazo também são benéficos.[2]​.

filme de óxido metálico

Os resistores de filme de óxido metálico são feitos de óxidos metálicos, resultando em uma temperatura operacional mais alta e maior estabilidade e confiabilidade do que os resistores de filme metálico. Eles são usados ​​em aplicações com requisitos de alta resistência.

Enrolamento de cabo

Os resistores de fio enrolado são comumente feitos enrolando um fio de metal, geralmente nicromo, em torno de um núcleo de cerâmica, plástico ou fibra de vidro. As extremidades do fio são soldadas a duas tampas ou anéis presos às extremidades do núcleo. A montagem é protegida com uma camada de tinta, plástico moldado ou esmalte cozido em alta temperatura. Esses resistores são projetados para suportar temperaturas excepcionalmente altas, de até 450 °C.[2] Os terminais dos resistores de fio enrolado de baixa potência têm geralmente entre 0,6 e 0,8 mm de diâmetro e são estanhados para facilitar a soldagem. Para resistores de fio enrolado de maior potência, um revestimento externo de cerâmica ou alumínio é usado sobre uma camada isolante; Se o revestimento externo for de cerâmica, esses resistores às vezes são descritos como resistores de "cimento", embora na verdade não contenham nenhum cimento Portland tradicional. Os resistores revestidos de alumínio são projetados para serem conectados a um dissipador de calor para dissipar o calor; A classificação de potência depende de seu uso com um dissipador de calor adequado; por exemplo, um resistor de potência nominal de 50 W superaquecerá em uma fração da potência dissipada se não for usado com um dissipador de calor. Grandes resistores de fio enrolado podem ter uma potência nominal de 1000 watts ou mais.

Como os resistores de fio enrolado são eletromagnéticos, eles têm mais indutância indesejada do que outros tipos de resistores, embora enrolar o fio em seções com direções alternadas possa minimizar a indutância. Outras técnicas empregam enrolamento bifilar"), ou um formador fino e plano (para reduzir a área da seção transversal da bobina). Para circuitos mais exigentes, são usados ​​resistores enrolados de Ayrton-Perry".

As aplicações dos resistores de fio enrolado são semelhantes às dos resistores de composição, com exceção de alta frequência. A resposta de alta frequência dos resistores de fio enrolado é substancialmente pior do que a de um resistor de composição.[2]​.

resistência de chapa metálica

Em 1960, Felix Zandman e Sidney J. Stein[9]​ apresentaram um desenvolvimento de resistência de folha de estabilidade muito alta.

O elemento de resistência primário de um resistor de folha é uma folha de liga de cromo-níquel com vários mícrons de espessura. As ligas de cromo-níquel são caracterizadas por apresentarem alta resistência elétrica (cerca de 58 vezes a do cobre), pequeno coeficiente de temperatura e alta resistência à oxidação. Alguns exemplos são o Cromel A e o Nicromo V, cuja composição típica é 80 Ni e 20 Cr, com ponto de fusão de 1420 °C. Quando o ferro é adicionado, a liga de cromo-níquel torna-se mais dúctil. Nicromo e Cromel C são exemplos de liga contendo ferro. A composição típica do Nicromo é 60 Ni, 12 Cr, 26 Fe, 2 Mn e a do Cromel C, 64 Ni, 11 Cr, 25 Fe. A temperatura de fusão dessas ligas é 1350° e 1390 °C, respectivamente.[10]​.

Desde a sua introdução na década de 1960, os resistores de folha tiveram a melhor precisão e estabilidade de qualquer resistor disponível. Um dos parâmetros de estabilidade importantes é o coeficiente de resistência à temperatura (CTR). O CTR dos resistores de folha é extremamente baixo e tem sido melhorado ao longo dos anos. Uma linha de resistores de folha de ultraprecisão oferece um TCR de 0,14 ppm/°C, tolerância ±0,005%, estabilidade de longo prazo (1 ano) 25 ppm, (3 anos) 50 ppm (5x melhorado por vedação hermética), estabilidade sob carga (2.000 horas) 0,03%, EMF térmico 0,1 μV/°C, ruído -42 dB, coeficiente de tensão 0,1 ppm/V, indutância 0,08 μH, capacitância 0,5 pF.[11]​.

A estabilidade térmica deste tipo de resistências também tem a ver com os efeitos opostos da resistência elétrica do metal que aumenta com a temperatura, e que é reduzida pela expansão térmica que leva ao aumento da espessura da chapa, cujas outras dimensões são limitadas por um substrato cerâmico.[12]​.

Elementos de medição

Um shunt é um tipo especial de resistor sensor de corrente, que possui quatro terminais e um valor em miliohms ou mesmo micro-ohms. Os instrumentos de medição de corrente, por si só, geralmente aceitam apenas correntes limitadas. Para medir correntes altas, a corrente passa pelo shunt através do qual a queda de tensão é medida e interpretada como corrente. Um shunt típico consiste em dois blocos de metal sólido, às vezes de latão, montados sobre uma base isolante. Entre os blocos, e a eles soldados, estão uma ou mais tiras de liga de manganina com coeficiente de resistência a baixa temperatura. Parafusos grandes rosqueados nos blocos fazem as conexões de corrente, enquanto parafusos muito menores fornecem as conexões do voltímetro. Os shunts são classificados para corrente total e geralmente apresentam uma queda de tensão de 50 mV na corrente nominal. Esses medidores são combinados com a corrente nominal do shunt usando um mostrador devidamente marcado; Nenhuma alteração precisa ser feita nas outras partes do medidor.

Resistência da rede

Em aplicações industriais de alta corrente, um resistor de grade é uma grande rede resfriada por convecção de tiras de liga metálica estampada conectadas em fileiras entre dois eletrodos. Esses resistores de nível industrial podem ser tão grandes quanto uma geladeira; Alguns projetos podem suportar mais de 500 amperes de corrente, com uma faixa de resistência abaixo de 0,04 ohms. Eles são usados ​​em aplicações como frenagem dinâmica e banco de carga para locomotivas e bondes, aterramento neutro para distribuição industrial de CA, controle de cargas para guindastes e equipamentos pesados, teste de carga de geradores e filtragem harmônica para subestações elétricas.

O termo resistor de grade às vezes é usado para descrever um resistor de qualquer tipo conectado à grade de controle de um tubo de vácuo. Não é uma tecnologia de resistor; É uma topologia de circuito eletrônico.

Resistências ajustáveis

Um resistor pode ter um ou mais pontos de derivação fixos para que a resistência possa ser alterada movendo os fios de conexão para terminais diferentes. Alguns resistores de potência enrolados possuem um ponto de conexão que pode deslizar ao longo do elemento de resistência, permitindo que uma porção maior ou menor do resistor seja usada.

Quando for necessário um ajuste contínuo do valor da resistência durante a operação do equipamento, a torneira de resistência deslizante pode ser conectada a um botão acessível ao operador. Esse dispositivo é chamado de reostato e possui dois terminais.

Potenciômetros

Um potenciômetro (coloquialmente, potenciômetro) é um resistor de três terminais com um ponto de derivação continuamente ajustável, controlado pela rotação de um eixo ou botão ou por um controle deslizante linear. O nome potenciômetro vem de sua função como divisor de tensão ajustável para fornecer um potencial variável no terminal conectado ao ponto de derivação. Controlar o volume em um dispositivo de áudio é uma aplicação comum de um potenciômetro. Um potenciômetro típico de baixa potência (ver desenho) é construído com um elemento de resistência plano de composição de carbono, filme metálico ou plástico condutor, com um bronze fosforoso elástico movendo-se ao longo da superfície. Uma construção alternativa é o fio de resistência enrolado em um formato, com o limpador deslizando axialmente ao longo da bobina.[14]​ Estes têm resolução mais baixa, pois conforme o limpador se move, a resistência muda em passos iguais à resistência de uma única volta.[14]​.

Potenciômetros multivoltas de alta resolução são usados ​​em aplicações de precisão. Eles possuem elementos de resistência de fio enrolado normalmente em um mandril helicoidal, com o limpador se movendo em uma trilha helicoidal quando o controle é girado, fazendo contato contínuo com o fio. Alguns incluem um revestimento resistente de plástico condutor sobre o cabo para melhorar a resolução. Eles geralmente oferecem dez voltas em seus eixos para cobrir todo o alcance. Eles normalmente são configurados com mostradores que incluem um contador de voltas simples e um mostrador graduado, e normalmente podem atingir resolução de três dígitos. Computadores eletrônicos analógicos os usaram em quantidade para definir coeficientes, e os osciloscópios de varredura retardada das últimas décadas incluíram um em seus painéis.

Caixa de décadas

Uma caixa de décadas de resistores ou caixa de substituição de resistores é uma unidade que contém resistores de vários valores, com uma ou mais chaves mecânicas permitindo que qualquer um dos vários resistores discretos oferecidos pela caixa seja discado. O resistor geralmente tem alta precisão, variando desde uma precisão de laboratório/calibração de 20 partes por milhão até uma precisão de campo de 1%. Existem também caixas econômicas com menos precisão. Todos os tipos oferecem uma maneira conveniente de selecionar e alterar rapidamente um resistor em laboratório, experimentação e trabalho de desenvolvimento, sem a necessidade de colocar os resistores um por um ou armazenar cada valor. A gama de resistências fornecidas, a máxima resolução e precisão caracterizam a caixa. Por exemplo, uma caixa oferece resistências de 0 a 100 megaohms, resolução máxima de 0,1 ohms, precisão de 0,1%.[15]​.

Dispositivos especiais

Existem vários dispositivos cuja resistência muda com diversas magnitudes. A resistência dos termistores NTC possui um forte coeficiente de temperatura negativo, tornando-os úteis para medir temperaturas. Como sua resistência pode ser grande até que aqueçam devido à passagem de corrente, eles também são comumente usados ​​para evitar picos excessivos de corrente quando o equipamento é ligado. Da mesma forma, a resistência de um umidificador varia com a umidade. Um tipo de fotodetector, o fotorresistor, possui uma resistência que varia com a iluminação.

O extensômetro, inventado por Edward E. Simmons e Arthur C. Ruge em 1938, é um tipo de resistência que muda de valor com a tensão aplicada. Você pode usar um único resistor, ou um par (meia ponte), ou quatro resistores conectados em uma configuração de ponte de Wheatstone. O extensômetro é fixado com adesivo a um objeto que está sujeito a deformação mecânica. Com o extensômetro e um filtro, um amplificador e um conversor analógico/digital, a deformação de um objeto pode ser medida.

Uma invenção relacionada, mas mais recente, usa um "composto de tunelamento quântico" para detectar estresse mecânico. Ele passa uma corrente cuja magnitude pode variar por um fator de 10 em resposta a mudanças na pressão aplicada.

Contenido

Las resistencias de precisión o de hojas metálicas, conocidas también por su nombre en inglés foil resistors, son aquellas cuyo valor se ajusta con errores de o menos y tienen además una variación muy pequeña con la temperatura, del orden de entre 25 y 125 grados Celsius. Este componente tiene una utilización muy especial en circuitos analógicos, con ajustes muy estrechos de las especificaciones.

La resistencia logra una precisión tan alta en su valor, como en su especificación de temperatura, debido a que la misma debe ser considerada como un sistema, donde los materiales que la conforman interactúan para lograr su estabilidad.

Una hoja de metal muy fino se pega a un aislador como el vidrio o cerámica, al aumentar la temperatura, la expansión térmica del metal es mayor que la del vidrio o cerámica y al estar pegado al aislador, produce en el metal una fuerza que lo comprime reduciendo su resistencia eléctrica, como el coeficiente de variación de resistencia del metal con la temperatura es casi siempre positivo, la suma casi lineal de estos factores hace que la resistencia no varíe o que lo haga mínimamente.[16]​.

Este componente tuvo su origen en varios países y en diferentes tiempos.

Por los años 50, algunas empresas y centros académicos de tecnología, en especial en los Estados Unidos, comenzaron a investigar nuevas técnicas de componentes que se adaptaran a la industria naciente de los semiconductores.

Los nuevos sistemas electrónicos debían ser más estables y más compactos y la industria de ese tiempo puso más énfasis en la precisión y en la estabilidad del comportamiento con los cambios de temperatura. En la tecnología de resistencias había dos tipos emergentes, las hechas con películas metálicas muy finas, depositadas en substratos aislantes, como el vidrio o la cerámica, y cuyo depósito se realizaba con técnicas de evaporación metálicas. Luego estaban las resistencias hechas con hojas metálicas, cuyos espesores eran mayores que los realizados con películas metálicas. Las hojas metálicas se pegaban a substratos aislante, como el vidrio o la cerámica.

Investigando el origen de esta última tecnología llegamos a Duncan y John Cox, los cuales patentaron en 1951, un resistor para uso de calefacción.[17]​ Si bien el objeto de este componente era de ser usado como elemento de calefacción, la novedad del mismo residía en su construcción geométrica, la forma de las líneas resistivas fueron adoptadas por empresas dedicadas a la fabricación de resistencias de hojas metálicas realizada en 1979 por Benjamín Solow,[18]​ o en su versión mejorada de 1983 realizada por Josph Szware,[19]​

La realización de una resistencia de película metálica delgada, requiere experiencia avanzada en múltiples disciplinas como el dibujo vectorial, la metalurgia, adhesivos de alta temperatura, fotolitografía de líneas muy finas, grabado fino y pasivación química, que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos, como una reacción química o electroquímica, la que reduce o es completamente impedida, diseño de la forma de los conductores para minimizar la inductancia, capacitancia, exceso de ruido y puntos calientes (puntos de alta densidad de corriente), análisis de tensiones mecánicas y sus componentes térmicos, encapsulamiento que reduzcan la tensión mecánica y las operaciones de fabricación en proceso y posteriores a la mejora de la fiabilidad.

Las resistencias de películas metálicas delgadas se usan en áreas de ambientes hostiles como las que ocurre en el espacio. Las demandas de la industria aeroespacial difieren de los requisitos comerciales en un área importante: la confiabilidad debe continuar. En algunos casos, solo hay una oportunidad para completar la misión y el sistema no puede ser devuelto al taller para reparaciones. Algunos sistemas deben transitar el espacio profundo durante 10 años o más antes de activarse. con una gran confiabilidad a largo plazo.

Un ejemplo simple es su utilización en amplificadores operacionales, la ganancia se establece por la relación de la resistencia de realimentación a la resistencia de entrada. Con amplificadores diferenciales, la relación se basa de un conjunto de cuatro resistencias. En ambos casos, cualquier cambio en las relaciones de estas resistencias afecta directamente la función del circuito. Estas pueden cambiar debido a diferentes coeficientes de temperatura que experimentan un calentamiento, ya sea interno o externo, por lo tanto, es común que muchos circuitos dependan de muchas características de estabilidad relacionadas con la aplicación, todo al mismo tiempo en los mismos dispositivos.

Efeito piezoresistivo

Como inicialmente indicado, existe um efeito de interação de forças entre a chapa metálica e o substrato; A chapa metálica se comporta como um extensômetro, que é um sensor baseado no efeito piezoresistivo; uma tensão que deforme o medidor produzirá uma variação em sua resistência elétrica.

Este sensor, em sua forma básica, foi utilizado pela primeira vez em 1936. A descoberta do princípio foi feita em 1856 por Lord Kelvin, que carregou fios de cobre e ferro, produzindo neles uma tensão mecânica e registrando um aumento na resistência elétrica com a deformação de tração do fio. Ele observou que o fio de ferro apresenta maior aumento de resistência do que o fio de cobre, quando submetido à mesma deformação unitária.

A partir de experimentos realizados por Lord Kelvin em 1856, descobriu-se que quando um metal é submetido a uma força mecânica, ocorre uma mudança em sua resistência elétrica. Assim, submeter o metal a uma força que o estica produz um aumento na sua resistência, e se aplicarmos compressão, a sua resistência elétrica diminui. Este efeito acabou por abrir um novo campo de medições.

Um aumento na temperatura de um metal produz dois efeitos, uma expansão e um aumento na sua resistência elétrica.

Em 1959, William T. Bean introduziu um extensômetro tipo folha de metal, ou também chamado em inglês de extensômetro*,[20]​ com geometria de Cox usada para medir a deformação unitária de materiais submetidos a forças mecânicas. Vários pontos devem ser destacados sobre este desenvolvimento: 1) utiliza uma chapa metálica com geometria Cox, 2) utiliza metais como Constantan ou Nicromo e 3) o uso de um método fotográfico e depois o uso de erosão química para tornar o modelo resistivo.

Estudando esse desenvolvimento, pode-se especular que os técnicos que utilizaram extensômetros, medindo as propriedades mecânicas de vidros e cerâmicas, encontraram uma variação muito pequena na resistência com a temperatura, justamente pelo efeito mencionado inicialmente.

A primeira descrição desse sistema, utilizando propriedades geométricas, físicas e químicas, como a geometria de Cox, o efeito Kelvin e o uso da liga níquel-cromo, todas integradas em um único componente, foi feita por Zandman em 1970.[21]​.