Rezistoare peliculare

Se ştie că pentru un conductor de secţiune S şi de lungime l dintr-un anumit material caracterizat prin rezistivitatea ρ, rezistenta lui electrică este dată de relaţia următoare

R = ρ * l/S

Dependenta rezistentei de aceşti parametri este ilustrată în figura 1.9.

Fig. 1.9. Calculul rezistenţei unui conductor: a) conductor de cupru, de lungime l, secţiune S; b) dependenţa rezistenţei de lungimea conductorului; c) dependenţa rezistenţei de secţiunea conductorului; d) dependenţa rezistenţei de natura conductorului.

În proiectarea şi realizarea rezistoarelor se foloseşte principial relaţia de mai sus, dar materialele utilizate şi modalităţile de fabricatie a rezistoarelor reale sînt destul de variate, permitînd obţinerea acestora într-o gamă largă de valori şi de puteri. [5], [6], [29].

Rezistoarele cele mai frecvent utilizate în industria electronică datorită preţului de cost mic sînt rezistoarele peliculare. La noi în tară, la I.P.E.E. Curtea de Argeş, se fabrică trei tipuri de rezistoare peliculare:
a) rezistoare cu peliculă de carbon
b) rezistoare cu peliculă de nichel
c) rezistoare cu peliculă de oxizi metalici (cu glazură metalică)

a) Rezistoarele cu peliculă de carbon au formă ci-lindrică, terminalele axiale şi sînt de mărimi diferite în funcţie de puterea nominala disipată. Structura unui astfel de rezistor este dată în figura 1.10: pe un tronson ceramic 1, este depusă prin piroliză o peliculă de carbon 2, care este filetată pentru a creşte şi ajusta valoarea rezistenţei pînă la valoarea nominală dorită. La capetele tronsonului, peste pelicula de carbon se depune o peliculă metalică din nichel. 4, care permite realizarea contactului dintre elementul rezistiv şi terminalul 6. Lipi-rea terminalelor la tronsonul rezistiv se face prin sudura cu un aliaj de lipit (fludor), 5, din plumb, staniu şi decapant din colofoniu. Rezistoril este protejat cu o peliculă de vopsea (lac dielectric).

Fig. 1.10. Structura internă a unui rezistor cu peliculă de carbon: 1 — tronson ceramic; 2 peliculă de carbon; 3 — şant filetat în pelicula de carbon pînă la tronsonul ceramic; 4 — pelicula metalică; 5 — aliaj de lipit: 6 — terminal; 7 — peliculă de vopsea protectoare.

Pelicula rezistivă de carbon se obţine in urma unei reacţii chimice — piroliza — de descompunere a unei hidrocarburi saturate (metan, benzen, keptan, benzină de extracţie) în atmosferă de azot sau gaz inert. Principial, o astfel de reacţie se obţine într-o instalaţie ilustrată în figura 1.11 şi alcătuită dintr-un rezervor de hidrocarbură 1, rezervor de azot 2, şi un cuptor electric 3, cu temperatura constantă.

Tronsoanele ceramice intră în cuptor pe o bandă transportoare 4: în incinta acestuia, la un anumit regim termic, are loc descompunerea hidrocarburii şi depunerea stratului de carbon pe tronson.

Stratul de carbon depus poate fi strict controlat pentru că este dependent de temperatura cuptorului, de compoziţia amestecului hidrocarbură-azot şi de viteza de trecere a tronsoanelor prin cuptor.

Fazele tehnologice de fabricare a rezistoarelor cu peliculă de carbon sînt ilustrate în figura 1.12. Materialele ceramice amestecate cu un liant formează o pastă din care se presează tronsonul la dimensiunile dorite (în funcţie de puterea nominală); după piroliză şi depunerea peliculei de Ni la capete, tronsonul este spiralizat pentru a se ajunge la valoarea nominală dorită pentru rezistor; tronsonului astfel obţinut i se lipesc prin sudură terminalele din sîrmă de cupru dublu cositorită; rezistorul astfel format este acoperit cu vopsea protectoare şi apoi marcat. Rezistoarele cu peliculă de carbon se realizează la următoarele puteri nominale: 0,25 W, 0,5 W, l W şi 2 W, figura 1.13

Fig. 1.11. Procedeu continuu de obţinere a rezistoarelor cu pelicilă de carbon: 1 – rezervor cu hidrocarbura; 2 – rezervor de azot; 3 – cuptor electric; 4- banda transportoare.

Fig. 1.12. Fazele tehnologice de fabricare ale rezistoarelor cu peliculă de carbon: a-a tronson ceramic; b – tronson acoperit cu pelicula de carbon si metalizat la capete; c – tronson spiralizat; d – tronson cu terminale sudate; e – rezistor vopsit.

Fig. 1.13. Rezistoare peliculare de puteri diferite: a — rezistoare de 0,25 W; b — rezisioare de 0.5 W; c — rezistoare de 1 W; d — rezistoare de 2 W.

b) Rezistoarele cu peliculă de nichel au un proces tehnologic asemănător cu cel descris mai sus. Deosebită este însă depunerea elementului rezistiv pe tronsonul ceramic: pe toată suprafaţa tronsonului se obţine o peliculă de nichel prin depunerea chimică de grosime <100 μm (cu cît pelicula este mai subţire, cu atît se obţine o valoare nominală mai mare). Urmează apoi spiralizarea, lipirea terminalelor, protejarea şi marcarea rezistoarelor astfel obţinute (sînt identice la înfăţişare cu rezistoarele cu peliculă de carbon). Acest proces tehnologic este folosit pentru obţinerea valorilor nominale mici. între 1 Ω ÷ 330 Ω.

Caracteristicile nominale ale rezistoarelor peliculare sînt date în tabelul 1.4.

c) Rezistoarele cu peliculă de oxizi metalici (sau cu glazură metalică) sînt componente profesionale caracterizate prin precizie şi stabilitate ridicate, coeficient de variaţie cu temperatura scăzut, dimensiuni mici, dar şi coeficient (factor) de zgomot ridicat.

Suportul izolant este plan şi din alumină (material ceramic special), în prima etapă, suportul izolant se realizează la dimensiuni mari, ceea ce permite realizarea a 100 ÷ 200 „cipuri” rezistive simultan (fig. 1.14). Prin serigrafie se depune pe aceste cipuri o peliculă de Ag-Pd (care va permite conectarea terminalelor) şi apoi o peliculă rezistivă formată din oxizi metalici. Fixarea acestor pelicule se obţine prin tratament termic.

Fig. 1.14. Formarea „cipului” rezistiv: a) suport din alumină; b) suport cu pelicula Ag-Pd depusă: c) suport cu elementul rezistiv depus.

Serigrafierea peliculei rezistive nu permite obţinerea exactă a valorii nominale şi urmează o ajustare Ia valoarea dorită în limitele clasei de toleranţă fixate. Ajustarea se face automat, cu ajutorul unor capete de măsură care explorează placa suport cip cu cip şi comandă un jet de pulbere abrazivă care înlătură surplusul de peliculă rezistivă pînă cînd valoarea obţinută se înscrie în clasa de tolerantă fixată.

Separarea cipurilor rezistive se face cu laser; prin sudură cu aliaj de lipit se asigură plasarea terminalelor din cupru pe zonele de Ag-Pd. Protecţia rezistorului astfel obţinut (fig. 1.15) se face prin acoperire cu răşină termodură. urmată de ceruire. Parametrii principali ai acestor rezistoare sînt daţi în tabelul 1.4.

Fig. 1.15. Rezistor cu peliculă de oxizi metalici: a) vedere; b) structură; 1 — suport de alumina, 2 — peliculă de Ag-Pd, 3 — peliculă rezistivă, 4 — terminal, 5 — aliaj de lipit, 6 — răşina termodură.

Prin aceeaşi tehnologie se obţin şi rezistoare pentru înaltă tensiune (pînă la 4KV), reţele rezistive (continînd cel mult 20 de rezistoare de precizie), reţele de atenuare (continînd un număr variabil de rezistoare conectate în scheme de atenuatoare).