Come molti componenti elettronici, i resistori sono disponibili in molte forme, dimensioni, capacità e tipi. Esistono anche differenze nei valori tipici per il rumore del resistore, le tolleranze, la potenza nominale, il coefficiente di temperatura, il coefficiente di tensione, la risposta in frequenza, le dimensioni e l'affidabilità. Alcuni resistori sono ideali in alcune applicazioni e una fonte di incubi per la risoluzione dei problemi in altre.
In questa guida, esaminiamo i tipi di resistori e il rispettivo caso d'uso per ciascuno.
Resistori a composizione di carbonio
I resistori a composizione di carbonio erano il tipo più comune di resistore a causa del basso costo e dell'affidabilità. I resistori a composizione di carbonio utilizzano un solido blocco di materiale costituito da polvere di carbonio, una ceramica isolante e un materiale legante. La resistenza è controllata variando il rapporto tra carbonio e materiali di riempimento.
La composizione del carbonio nel resistore è influenzata dalle condizioni ambientali, in particolare dall'umidità. Tende a cambiare la resistenza nel tempo. Per questo motivo, i resistori a composizione di carbonio hanno una scarsa tolleranza alla resistenza, in genere solo del 5%. Anche i resistori a composizione di carbonio sono limitati a potenze nominali fino a 1 watt. In contrasto con le loro scarse tolleranze e bassa potenza, i resistori a composizione di carbonio hanno una buona risposta in frequenza, che li rende praticabili per applicazioni ad alta frequenza.
Resistori a pellicola di carbonio
I resistori a film di carbonio utilizzano un sottile strato di carbonio sopra un'asta isolante che viene tagliata per formare un percorso stretto, lungo e resistivo. Controllando la lunghezza del percorso e la sua larghezza, la resistenza può essere controllata con precisione con tolleranze fino all'1%.
Nel complesso, le capacità di un resistore a film di carbonio sono migliori di un resistore a composizione di carbonio, con potenze nominali fino a 5 watt e stabilità migliorata. Tuttavia, la risposta in frequenza è peggiore a causa dell'induttanza e della capacità causate dal percorso resistivo tagliato nel film.
Resistori a pellicola metallica
Uno dei comuni tipi di resistori assiali utilizzati oggi sono i resistori a film metallico. Simile nella costruzione ai resistori a film di carbonio, la differenza principale deriva dall'uso di una lega metallica come materiale resistivo anziché carbonio.
La lega metallica, tipicamente una lega di nichel-cromo, fornisce tolleranze di resistenza più strette rispetto ai resistori a film di carbonio con tolleranze fino allo 0,01%. Sono disponibili resistori a film metallico fino a circa 35 watt. Tuttavia, le opzioni di resistenza iniziano a diminuire al di sopra di 1 o 2 watt.
I resistori a film metallico sono a basso rumore. Questi resistori sono stabili con poche variazioni di resistenza dovute alla temperatura e alla tensione applicata.
Resistori a film spesso
I resistori a film spesso sono diventati popolari negli anni '70 e sono comuni resistori a montaggio superficiale ancora oggi. Questi sono realizzati mediante un processo di serigrafia utilizzando un composito conduttivo di miscela di ceramica e vetro sospeso in un liquido. Dopo che il resistore è stato serigrafato, viene cotto ad alte temperature per rimuovere il liquido e fondere il composito di ceramica e vetro.
Inizialmente, i resistori a film spesso avevano tolleranze scarse. Oggi questi sono disponibili con tolleranze fino allo 0,1 percento in pacchetti in grado di gestire fino a 250 watt. I resistori a film spesso hanno un coefficiente di temperatura elevata, con una variazione di temperatura di 100 gradi Celsius che si traduce in una variazione della resistenza fino al 2,5%.
Resistori a film sottile
Prendendo in prestito da processi a semiconduttore, i resistori a film sottile sono realizzati attraverso un processo di deposizione sotto vuoto chiamato sputtering. Lo sputtering è il punto in cui un sottile strato di materiale conduttivo viene depositato su un substrato isolante. Questo strato sottile è fotoinciso per creare un motivo resistivo.
Controllando con precisione la quantità di materiale depositato e il modello resistivo, è possibile ottenere tolleranze fino allo 0,01 percento con resistori a film sottile. I resistori a film sottile sono limitati a circa 2,5 watt e tensioni inferiori rispetto ad altri tipi di resistori, ma sono resistori stabili. C'è un prezzo per la precisione dei resistori a film sottile, che generalmente sono il doppio del prezzo dei resistori a film spesso.
Resistori a filo avvolto
La potenza più alta e i resistori più precisi sono i resistori a filo, che raramente sono ad alta potenza e precisi allo stesso tempo. I resistori a filo sono realizzati avvolgendo un filo ad alta resistenza, generalmente una lega di nichel-cromo, attorno a una bobina di ceramica. Variando il diametro, la lunghezza, la lega del filo e il modello di avvolgimento, le proprietà del resistore a filo avvolto possono essere adattate all'applicazione.
Le tolleranze di resistenza sono strette fino allo 0,005 percento per i resistori a filo avvolto di precisione e possono essere trovate con potenze nominali fino a circa 50 watt. I resistori a filo avvolto in genere hanno tolleranze del 5 percento o del 10 percento, ma hanno potenze nominali nell'intervallo kilowatt.
I resistori a filo sono caratterizzati da un'elevata induttanza e capacità a causa della natura della struttura, che li limita alle applicazioni a bassa frequenza.
Potenziometri
Variare un segnale o sintonizzare un circuito è un requisito comune per le applicazioni elettroniche sensibili. Un modo semplice per regolare manualmente un segnale è tramite un resistore variabile o un potenziometro. I potenziometri sono comunemente usati per gli ingressi utente analogici, come i controlli del volume. Versioni più piccole a montaggio superficiale sintonizzano o calibrano un circuito su un PCB prima di essere sigillato e spedito ai clienti.
I potenziometri possono essere precisi resistori variabili multigiro, ma spesso sono semplici dispositivi a giro singolo che spostano un tergicristallo lungo un percorso conduttivo del carbonio per cambiare la resistenza da quasi zero al valore massimo.
I potenziometri generalmente hanno basse potenze nominali, scarse caratteristiche di rumore e stabilità mediocre. Tuttavia, la capacità di variare la resistenza e regolare un segnale rende i potenziometri inestimabili in molti progetti di circuiti e prototipi.
Altri tipi di resistori
Come con la maggior parte dei componenti, diverse varianti di resistori speciali soddisfano esigenze di nicchia. Molti sono abbastanza comuni, incluso l'elemento resistivo nella lampadina a incandescenza. Altre varianti di resistori speciali includono elementi riscaldanti, lamina metallica, ossido, shunt, cermet e resistori a griglia.
