Классификация, система обозначений и маркировка резисторов

Резистором называется пассивный элемент радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), предназначенный для создания в электрической цепи требуемого значения сопротивления, обеспечивающего перераспределение и регулирование электрической энергии.
Физический смысл сопротивления определяется законом Ома:

I = U/R.

Вольтамперная характеристика резистора с конкретным значением сопротивления имеет вид (рис.1.15).

Наклон характеристики определяется конкретным значением сопротивления резистора.
Резисторы классифицируются по различным признакам. Рассмотрим некоторые из них.
В зависимости от характера изменения сопротивления резисторы разделяют на:

- постоянные (значение сопротивления фиксировано);
- переменные (с изменяющимся значением сопротивления).

В зависимости от назначения резисторы делятся на резисторы общего назначения и специальные (прецизионные, сверхпрецизионные, высокочастотные, высоковольтные, высокомегаомные).
Резисторы общего назначения используются в качестве нагрузок активных элементов, поглотителей, делителей в цепях питания, элементов фильтров, шунтов, в RС - цепях для формирования импульсных сигналов и т. д. Диапазон номинальных сопротивлений этих резисторов 1 Ом...10 МОм, номинальные мощности рассеяния: 0,125...100 Вт. Допускаемые отклонения сопротивления от номинального значения ±1; ±2; ±5; ±10; ±20 %.
Прецизионные и сверхпрецизионные резисторы отличаются высокой стабильностью параметров и высокой точностью изготовления (допуск ±0,0005...0,5 %). Данные резисторы применяются в основном в измерительных приборах, системах автоматики, счетно-решающих устройствах. Диапазон этих резисторов значительно шире, чем резисторов общего назначения.
Высокочастотные резисторы отличаются малыми собственными индуктивностью и емкостью и предназначены для работы в высокочастотных цепях.
Высоковольтные резисторы рассчитаны на работу при больших (от единиц до десятков киловольт) напряжениях.
Высокомегаомные резисторы имеют диапазон номинальных сопротивлений от десятков мегаом до единиц тераом. Высокомегаомные резисторы применяются в цепях с рабочим напряжением до 400 В и обычно работают в режиме малых токов. Мощности рассеяния их невелики (до 0,5 Вт).
В зависимости от способа защиты от внешних факторов резисторы делятся на:

- неизолированные;
- изолированные;
- герметизированные;
- вакуумные.

Неизолированные резисторы с покрытием или без него не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры.
Изолированные резисторы имеют изоляционное покрытие (лак, компаунд, пластмасса) и допускают касание корпусом шасси и токоведущих частей РЭА.
Герметизированные резисторы имеют герметичную конструкцию корпуса, которая исключает влияние окружающей среды на его внутреннее пространство. Герметизация осуществляется с помощью опрессовки специальным компаундом.
Вакуумные резисторы имеют резистивный элемент, помещенный в стеклянную вакуумную колбу.
По способу монтажа резисторы подразделяются на резисторы для навесного и печатного монтажа, для микромодулей и интегральных микросхем.
По материалу резистивного элемента резисторы делятся на:

- проволочные;
- непроволочные;
- металлофольговые;
- полупроводниковые.

Проволочные - резисторы, в которых резистивным элементом является высокоомная проволока (изготавливается из высокоомных сплавов: константан, нихром, никелин).
Непроволочные - резисторы, в которых резистивным элементом являются пленки или объемные композиции с высоким удельным сопротивлением.
Металлофольговые - резисторы, в которых резистивным элементом является фольга определенной конфигурации.
Непроволочные резисторы можно разделить на тонкопленочные (толщина слоя в нанометрах), толстопленочные (толщина в долях миллиметра), объемные (толщина в единицах миллиметра).
Тонкопленочные резисторы подразделяются на металлодиэлектрические, металлоокисные и металлизированные с резистивным элементом в виде микрокомпозиционного слоя из диэлектрика и металла, или тонкой пленки окиси металла, или сплава металла; углеродистые и бороуглеродистые, проводящий элемент которых представляет собой пленку пиролитического углерода или борорганических соединений.
К толстопленочным резисторам относят лакосажевые, керметные и резисторы на основе проводящих пластмасс. Проводящие резистивные слои толстопленочных и объемных резисторов представляют собой гетерогенную систему (композицию) из нескольких фаз, получаемую механическим смешением проводящего компонента, например, графита или сажи, металла или окисла металла, с органическими или неорганическими наполнителями, пластификаторами или отвердителем. После термообработки образуется монолитный слой с необходимым комплексом параметров.
В объемных резисторах в качестве связующего компонента используют органические смолы или стеклоэмали. Проводящим компонентом является углерод.
В резистивных керметных слоях основным проводящим компонентом являются металлические порошки и их смеси, представляющие собой керамическую основу с равномерно распределенными частицами металла.
В соответствии с действующей системой сокращенных и полных обозначений сокращенное условное обозначение, присваиваемое резисторам, должно состоять из следующих элементов:
первый элемент - буква или сочетание букв, обозначающих подкласс резисторов (Р - резисторы постоянные; РП - резисторы переменные; HP - набор резисторов);
второй элемент - цифра, обозначающая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1-непроволочные;2-проволочные или металлофольговые);
третий элемент - регистрационный номер конкретного типа резистора. Между вторым и третьим элементами ставится дефис. Например, постоянные непроволочные резисторы с номером 4 или переменные непроволочные резисторы с номером 46 следует писать Р1-4 и РП1-46 соответственно.
Полное условное обозначение состоит из сокращенного обозначения, варианта конструктивного исполнения (при необходимости), значений основных параметров и характеристик резистора, климатического исполнения и обозначения документа на поставку.
Параметры и характеристики для постоянных резисторов указываются в следующей последовательности:

- номинальная мощность рассеяния;
- номинальное сопротивление и буквенное обозначение единицы измерения;
- допускаемое отклонение сопротивления в процентах (допуск);
- группа по уровню шумов (для непроволочных резисторов);
- группа по температурному коэффициенту сопротивления (ТКС).

Например, постоянный непроволочный резистор с регистрационным номером 4, номинальной мощностью рассеяния 0,5 Вт, номинальным сопротивлением 10 кОм, с допуском ±1 %, группой по уровню шумов - А, группы ТКС - Б, всеклиматического исполнения - В, обозначается:

Pl-4-0,5-10-к0м±1%А-Б-В ОЖО.467.157ТУ.

Кодированное обозначение номинальных сопротивлений состоит из трех или четырех знаков, включающих две цифры и букву или три цифры и букву. Буква кода из русского или латинского алфавита обозначает множитель, составляющий сопротивление, и определяет положение запятой десятичного знака. Буквы R, К, М, G, Т обозначают соответственно множители 1, 103, 106, 10 9 1012.
Например, 5R1, 150К, 2М2 обозначают 5,1 Ом, 150 кОм, 2,2 МОм соответственно.
Полное обозначение допускаемого отклонения состоит из цифр, а кодированное из буквы (табл. 1.4).
По существовавшей ранее системе (ГОСТ 13453-68), первый элемент сокращенного обозначения - буквы (С - резистор постоянный, СП-резистор переменный). Второй элемент - цифра, обозначающая тип резисторов по материалу резистивного слоя (1 - непроволочные тонкослойные углеродистые и бороуглеродистые; 2 - непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные; 3 - непроволочные композиционные пленочные; 4 - непроволочные композиционные объемные; 5 - проволочные; 6 - непроволочные тонкослойные металлизированные). Третий элемент - число, обозначающее порядковый номер изделия. Например, С2-33 обозначает резистор постоянный непроволочный тонкослойный металлодиэлектрический, регистрационный номер 33.

Маркировка на резисторах по данной системе также буквенно-цифровая. Она содержит: вид, номинальную мощность, номинальное сопротивление, допуск и дату изготовления. При малых размерах резисторов может применяться не полное, а сокращенное (кодированное) обозначение номинальных сопротивлений и допусков согласно ГОСТ 11076 (табл. 1.5, 1.6).

Разработанные до 1968 года и выпускаемые в настоящее время резисторы обозначаются тремя буквами: первая обозначает материал резистивного элемента (У - углеродистые, К - композиционные, М - металлопленочные, П - проволочные и т. д.); вторая буква обозначает вид защиты (Л - лакированные, Г - герметизированные, Э - эмалированный и т. д.); третья буква - особые свойства или назначение резистора (Т - теплостойкие, П - прецизионные, В - высоковольтные и т. д.). Например, МЛТ - металлопленочные лакированные теплостойкие, КЛВ - композиционные лакированные высоковольтные резисторы.
На миниатюрных постоянных резисторах, в соответствии с ГОСТ 17598-72 и требованиями Публикации 62 МЭК, допускается маркировка цветным кодом. Ее наносят знаками в виде кругов или полос. Для маркировки цветным кодом номинальное сопротивление резисторов в омах выражается двумя или тремя цифрами (в случае трех цифр - последняя цифра не равна нулю) и множителем 10n, где n - любое число от -2 до +9.
Маркировочные знаки сдвигают к одному из торцов резистора и располагают слева направо в следующем порядке:

Цвета знаков маркировки номинального сопротивления и допусков указываются в справочнике.
Примеры условных графических обозначений постоянных и переменных резисторов приведены на рис. 1.16.

Основные электрические параметры резисторов

Для оценки свойств резисторов используются следующие основные параметры: номинальное сопротивление, допустимое отклонение величины сопротивления от номинального значения (допуск), номинальная мощность рассеяния, предельное напряжение, температурный коэффициент сопротивления, коэффициент напряжения, уровень собственных шумов, собственная емкость и индуктивность.
Номинальное сопротивление (Rн) - это электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в сопроводительной документации. ГОСТ 2825 - 67 устанавливает для резисторов шесть рядов номиналов сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192 (число указывает количество номинальных сопротивлений в ряду).
Шкала номинальных сопротивлений для постоянных резисторов общего применения по ряду Е6, Е12, Е24 приведена в табл. 1.7.

Допуск - максимально допустимое отклонение реального значения сопротивления резистора от его номинального значения, выраженное в процентах.
Согласно ГОСТ 9664-74, установлен ряд допусков (в процентах): ±0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01; ±0,02; ±0,05, ±0,1, ±0,25; ±0,5; ±1; ±2, ±5, ±10; ±20; ±30.
Номинальная мощность рассеяния (Рн) - это наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать в течение гарантированного срока службы (наработка) при сохранении параметров в установленных пределах. Значение Рн зависит от конструкции резистора, физических свойств материалов и температуры окружающей среды.
Конкретные значения номинальных мощностей рассеяния в ваттах устанавливаются согласно ГОСТ 24013-80 и ГОСТ 10318-80 и выбираются из ряда: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 160; 250; 500.
Для нормальной работы резистора необходимо, чтобы мощность, выделяемая на резисторе в данной электрической цепи, не превышала номинальной мощности рассеяния:

Рн > Рпотр или Рн >I2 R.

Значение номинальной мощности рассеяния указывается на корпусах крупногабаритных резисторов, а для малогабаритных определяется по размерам корпуса.
Примеры условных обозначений резисторов с указанием номинальной мощности показаны на рис.1.17.

Предельное напряжение (Uпред) - это максимальное напряжение, при котором может работать резистор. Оно ограничивается тепловыми процессами, а у высокоомных резисторов - электрической прочностью резистора.
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) - это относительное изменение сопротивления резистора при изменении его температуры на один градус:

ТКС = ΔR/(Rо ΔТR),

где Rо - начальное значение сопротивления резистора, ΔR - изменение сопротивления, ΔТ - изменение температуры. Значение ТКС прецизионных резисторов лежит в пределах от единиц до 100 × 10-6 1/°С, а у резисторов общего назначения - от десятков до 2000 × 10-6 1/°С.
Коэффициент напряжения (Кр) - это относительное изменение сопротивления резистора при изменении электрического напряжения в определенных пределах:

Kр=(R10 – R100)/R10 ,

где R10 и R100 - сопротивления резистора при испытательном напряжении, соответствующем 10 и 100 % его номинальной мощности рассеяния. Значение Кр колеблется от десятых долей до единиц процентов.
Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов.
Напряжение теплового шума зависит от значения сопротивления резистора и его температуры. ЭДС теплового шума определяется выражением:

Ет =BÖ(4kTRΔf),

где k- постоянная Больцмана; Т - температура; R - сопротивление, 0м; Δf - полоса частот, в пределах которой определяется Ет.
При протекании тока по резистору возникают токовые шумы. Токовые шумы наиболее характерны для непроволочных резисторов. Значение ЭДС шумов для непроволочных резисторов находится в пределах от долей единиц до сотен микровольт на вольт.
Собственная емкость и индуктивность -параметры, определяющие работу резистора на высоких частотах. Эквивалентная схема резистора на высоких частотах имеет вид (рис.1.18):

Собственная емкость резистора Со складывается из емкости резистивного элемента и емкости выводов. Собственная индуктивность Lо определяется длиной резистивного элемента, размерами каркаса и геометрией выводов. Наименьшими собственной емкостью и индуктивностью обладают непроволочные резисторы, наибольшими - проволочные резисторы.
В отличие от постоянных переменные резисторы обладают, кроме вышеперечисленных, дополнительными параметрами и характеристиками. К ним относятся: функциональная характеристика, разрешающая способность, шумы скольжения, разбаланс сопротивления (для многоэлементного резистора).
Функциональная характеристика определяет зависимость сопротивления переменного резистора R от положения (угла поворота) подвижного контакта α. Наиболее распространенные зависимости (рис.1.19):логарифмические (Б), обратнологарифмические (В), линейные (А). Резисторы с характеристиками типа И, Е применяются в системах автоматики и измерительной техники.

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 высока и ограничивается дефектами резистивного элемента и контактной щетки, а также значением переходного сопротивления между проводящим слоем и подвижным контактом.
Разрешающая способность переменных проволочных резисторов зависит от числа витков проводящего элемента и определяется тем перемещением подвижного контакта, при котором происходит изменение установленного сопротивления.
Разрешающая способность переменных резисторов общего назначения находится в пределах 0,1...3 %, а прецизионных - до тысячных долей процента.
Шумами скольжения принято считать шумы (напряжение помехи), возникающие при перемещении подвижного контакта по резистивному элементу. Напряжение шумов непроволочных резисторов вращения достигает 15...50 мВ.
Разбаланс сопротивления - это отношение выходного напряжения, снимаемого с одного резистора, к соответствующему напряжению, снимаемому с другого резистора при одинаковом питающем напряжении на выводах резистивного элемента и одинаковом положении их подвижной системы.
Для резисторов общего назначения разбаланс допускается до 3 дБ.

Полупроводниковые терморезисторы

Терморезисторы - это линейные или нелинейные резисторы, электрическое сопротивление которых значительно изменяется при изменении температуры.
Наибольшее распространение в настоящее время получили терморезисторы, у которых наблюдается резкое уменьшение сопротивления при увеличении температуры.
Среди материалов, используемых для терморезисторов, наиболее широкое распространение получили сложные системы, в которых исходными компонентами являются такие оксидные полупроводники, как Mn3O4, Co3O4, СuО, СoO, NiO.
К основным параметрам полупроводниковых терморезисторов относятся следующие.
Номинальное сопротивление - сопротивление терморезистора при определенной температуре окружающей среды. Обычно для большинства типов терморезисторов указывают пределы номинальных сопротивлений при 20 °С.
Допустимое отклонение - величина отклонения фактического сопротивления терморезистора от своего номинального значения, выраженная в процентах.
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) - величина, характеризующая относительное изменение сопротивления на один градус Кельвина или Цельсия.
Максимальная мощность рассеяния - мощность, при которой терморезисторы, находящиеся в спокойном воздухе при температуре 20 ± 1 °С, разогреваются при протекании тока до максимальной рабочей температуры.
Максимальная рабочая температура - температура, при которой характеристики терморезистора остаются стабильными длительное время (в течение указанного срока службы).
Коэффициент энергетической чувствительности G - мощность, которую необходимо подвести к терморезистору для уменьшения его сопротивления на 1 %.
Постоянная времени терморезистора (τ) - время, в течение которого температура терморезистора повышается до 63 °C при перенесении его из воздушной среды с температурой О °C воздушную среду с температурой 100 °C.
Полупроводниковые терморезисторы старых типов обозначаются буквами ММТ (медно-марганцевые терморезисторы) или КМТ (кобальто-марганцевые терморезисторы). Цифра, стоящая после дефиса, обозначает номер конструктивного типа терморезистора.
Согласно новой системе обозначения, терморезисторы обозначаются буквами СТ (сопротивление термочувствительное). Цифра, следующая за обозначением, указывает вид материала, из которого изготовлен терморезистор (1 - кобальто-марганцевый, 2 - медно-марганцевый, 3 - медно-кобальто-марганцевый оксидный полупроводник). Цифра, стоящая после дефиса, обозначает номер конструктивного типа терморезистора. Кроме этого, на корпусе терморезистора могут быть указаны номинальное сопротивление и допустимое отклонение.

Полупроводниковые фоторезисторы

Фоторезисторы - это дискретные светочувствительные резисторы, принцип действия которых основан на изменении проводимости полупроводникового материала под действием светового излучения. Фоторезисторы могут быть чувствительны к электромагнитному излучению в широком интервале длины волны (от ультрафиолетового до инфракрасного).
Для изготовления серийных фоторезисторов в настоящее время используют главным образом два типа материалов: сернистый кадмий и селенистый кадмий. Для изготовления резисторов типа ФСА применяют сернистый свинец.
Светочувствительный элемент фоторезистора изготавливается в виде прямоугольной или круглой таблетки, спрессованной из полупроводникового материала или тонкой пленки на стеклянной подложке. Элемент может быть выполнен также из монокристаллических образцов полупроводниковых материалов.
Светочувствительный элемент фоторезисторов обычно помещают в пластмассовый или металлический корпус. Отдельные типы фоторезисторов выполняются в бескорпусном исполнении ( ФСА-1а, ФСК-7а, ФСД-1а и т. д.). Светочувствительный элемент в них защищен от воздействия внешней среды прозрачной пластмассовой пленкой. Основными параметрами фоторезисторов являются:
рабочее напряжение - это постоянное напряжение, приложенное к фоторезистору, при котором обеспечены номинальные значения его параметров при длительной работе;
максимально допустимое напряжение - это максимальное значение постоянного напряжения, приложенного к фоторезистору, при котором обеспечена заданная надежность при длительной работе;
световой ток - ток, протекающий через фоторезистор при рабочем напряжении и воздействии потока излучения заданных интенсивности и спектрального распределения;
темновой ток - ток, протекающий через фоторезистор при рабочем напряжении в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности;
максимально допустимая мощность рассеяния - максимальное значение мощности, рассеиваемой фоторезистором, при которой обеспечена заданная надежность при длительной работе;
темновое сопротивление - сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения в диапазоне его спектральной чувствительности;
кратность изменения сопротивления - отношение сопротивления фоторезистора при воздействии на него потока излучения заданных интенсивности и спектрального распределения к его сопротивлению в отсутствие падающего на него излучения.
Основные характеристики фоторезисторов: спектральная, люкс-амперная, вольтамперная.
Спектральная характеристика отображает чувствительность фоторезистора при действии на него излучения определенной длины волны. Чувствительность зависит от свойств материала светочувствительного элемента. Сернисто-кадмиевые фоторезисторы имеют высокую чувствительность в видимой области спектра, селенисто-кадмиевые - в красной и ближней инфракрасной областях, сернисто-свинцовые - в инфракрасной области спектра.
Люксамперная характеристика фоторезисторов показывает зависимость светового тока, протекающего через фоторезистор, от освещенности. Полупроводниковые фоторезисторы имеют обычно нелинейные люксамперные характеристики.
Вольтамперная характеристика фоторезисторов показывает зависимость светового тока, протекающего через фоторезистор, от приложенного к нему напряжения. Вольтамперная характеристика фоторезисторов линейна в широком интервале напряжения. Линейность нарушается только при малых значениях напряжения.
Полупроводниковые фоторезисторы допускают работу и в импульсном режиме, при условии не превышения десятикратной максимальной мощности рассеяния фоторезистора в импульсе, при средней мощности, не превышающей допустимого значения. Фоторезисторы могут работать при большой интенсивности света при условии не превышения допустимого значения мощности рассеяния.
Фоторезисторы обозначаются буквами СФ (сопротивление фоточувствительное) или ФС (старое обозначение). Буквами А, К, Д обозначается материал, используемый для светочувствительного элемента . В новом обозначении буквы заменены цифрами 1,2 или 3 соответственно после индекса СФ. Цифры, стоящие после дефиса, характеризуют конструктивное оформление фоторезистора. Перед цифрой может стоять буква Г, обозначающая герметизированную конструкцию.

Полупроводниковые варисторы

Варисторы - полупроводниковые резисторы с нелинейной вольтамперной характеристикой, особенностью которых является резко выраженная зависимость электрического сопротивления от приложенного к ним напряжения. Варисторы используются для стабилизации и защиты от перенапряжения, преобразования частоты и напряжения, а также для регулирования усиления в системах автоматики, различных измерительных устройствах, источниках вторичного питания, в телевизионных приемниках для подстройки частоты гетеродинов, в генераторах переменного и импульсного пилообразного напряжения, в схемах размагничивания цветных кинескопов и др.
Основными параметрами варисторов являются классификационное напряжение, классификационный ток, коэффициент нелинейности, допустимая мощность рассеяния.
Классификационное напряжение Uкл - условный параметр, показывающий значение постоянного напряжения на варисторе при заданном значении классификационного тока. Классификационное напряжение стержневых варисторов определяется при кратковременном пропускании тока в 10мА. У дисковых варисторов классификационное напряжение определяется при токе ЗмА (в диапазоне напряжений от 33 до 100 В) и при токе 2 мА (в диапазоне напряжений от 56 до 270 В).
Классификационное напряжение не является рабочим эксплуатационным напряжением варистора. Рабочее напряжение выбирается исходя из допустимой мощности рассеяния и предельного значения амплитуды напряжения.
Классификационный ток Iкл - ток, при котором определяется классификационное напряжение.
Коэффициент нелинейности β - отношение статического сопротивления в данной точке вольтамперной характеристики к динамическому сопротивлению в той же точке.
Допустимая мощность рассеяния - мощность, при которой варистор сохраняет свои параметры в пределах норм в течение заданного срока службы.
Основным материалом для изготовления варисторов является карбид кремния.
Варисторы обозначаются буквами СН (сопротивление нелинейное). Пример обозначения:

СН1-2-1-270±10%Т,

где первая цифра обозначает материал, из которого изготовлен варистор, вторая - шифр конструкции ( 1 - стержневой тип, 2 - дисковый тип); третья цифра - габарит токопроводящего элемента. Число, стоящее после цифры, обозначает классификационное напряжение (в вольтах) и допускаемое отклонение в процентах. Если варистор изготовлен в тропическом исполнении, то в конце ставится буква Т.