Материалы резистивного элемента

Неорганические материалы

Неорганические материалы обладают высокой нагревостойкость 2000 ⁰С у керамики, у стекол менее 2000 ⁰С но более 500 ⁰С. Самый распространенный материал алюмокерамика на основе Al₂O₃ (сырье глина). Другие оксиды в составе Al₂O₃: MgO₂, SiO₂, Cr₂O₃.

Керамика — материал получаемый спеканием зернистых, порошкообразных не органических веществ. В зависимости от содержания Al₂O₃ в керамике различают: фарфор, радиофарфор, ультрафарфор и другие.

Для основания резистора используют керамику с содержанием Al₂O₃ примерно 93%.

Изготовление керамики обычно осуществляется в несколько этапов:

· приготовление шликеров – тестообразная масса, содержащая минеральный порошок + органическая связка, выгорающая при обжиге + классификаторы и разные добавки, придающие этой массе, вязкотекучее состояние и однородность.

· После этого происходит формообразование объемных деталей – например экструзией (выталкивание через определенный объем этой массы), литьем, прессованием (для порошка).

· Обжиг, чтобы получить твердую керамику, при температуре равной 0,4÷0,6 от температуры плавления.

У керамики высокая теплостойкость, теплопроводность (так как существует не только кондуктивная теплопроводность, но и конвективная в том числе).

Стекла — твердые аморфные материалы, получаемые расплавом различных оксидов, основа стекол SiO₂.

Керамику обрабатывают только до 10 класса. Стекла обрабатывают до 14 класса, дешевая технология изготовления, но не выдерживают градиенты температур, хрупкая структура.

Ситаллизация стекла – получение ситаллов.

Ситалл — закристаллизованный материал. В них есть аморфная и поликристаллическая прослойка.

Чаще всего используют алюмокерамика и ситаллы.

Существует 3 группы материалов РЭ.

I группа — углерод и бороуглерод, бороуглерод используют для высокоточных резисторов. Наличие бора способствует разложение углеводорода при пиролизе (пиролиз — пиро– огонь, лиза– разложение). Обычно разлагают углеводороды метанового ряда – C₇H₁₆ – гептан, в вакууме или инертной среде при высокой температуре, максимальная рабочая температура в вакууме или инертном газе ≈750 ⁰С, не более 20кОМ.

II группа материалов — металлы и сплавы, а также различные соединения типа нитриды, карбиды, силициды металлов. Эти материалы имеют более высокую теплостойкость, чем материалы I группы, за то уступают по ТКС, шумам, и другим характеристикам.

У этих материалов этой группы большой диапазон номиналов. Например, тантал на его основе можно изготавливать резисторы с использованием окислительных процессов, нитрирования тантала, тантал является радиоустойчивым материалом.

Хром, нихромомый сплав.

Самое широкое распространение получили:

РС – 3710 (37% – Cr, 10% – Ni, остальное Si).

РС — 3010 (30% –Cr, 1% – F, остальное Si).

Керметы — керамико–металлические сплавы, которые в отличие от РС(резистивные сплавы) содержат SiO₂, либо оксиды вольфрама, либо диэлектрические добавки. Для резисторов используются РС, керметы, а для резистивных наборов используются сплавы (например NiCr,Cr).

Ш группа — относиться окислы металлов – SnO₂, Zn₂O₃, RuO₂. В отличие от I и II группы материалы резистивного элемента Ш группы устойчивы к импульсным нагрузкам и старению, наряду с тем, что они по всем остальным свойствам не уступают материалам II группы.

Если материалы II группы осаждаются методом вакуумного напыления, а реже применяется трафаретная печать, пастообразных материалов (тонко и толстопленочная технология), то РЭ из материалов III группы изготавливаются по технологии, основанной на термогидролизе хлористых соединений олова.

Материалы II и III группы очень чувствительны к рельефности поверхности основания. В тонкопленочной технологии толщина соизмерима с высотой микронеровностей, а в толстопленочной технологии нужна рельефность, потому толщина самих пленок больше высоты микронеровностей самого низкого класса обработки.

Проволочные резисторы изготавливаются обычно из сплавов типа манганин (Cu+Mn+Ni), из константана (Cu+Ni), обычно используются для изготовления низкоомных мощных резисторов.

Проволочные переменные резисторы характеризуются функциональной характеристикой, зависимость сопротивления от угла поворота подвижного контакта, которая может быть линейной, логарифмической, обратнологарифмической, S– образной.

Линейная зависимость используется в самых разных приемопередающих устройствах, логарифмическая зависимость в оборудовании, где нужна плавная регулировка, при высоком сопротивлении. S– сложная зависимость используется в специальной аппаратуре, когда нужно получить плавное изменение сопротивления на границах диапазона. Обратнологарифмическая зависимость используется для регулировки громкости.

Зависимость сопротивления R от угла поворота подвижного контакта (ά) представлена на рис. 10.

Схема основных этапов изготовления большинства пленочных резисторов широкого и специального применения.

РЭ может формироваться по толсто или тонкопленочной технологии.

Обеспечение стабильности РЭ — искусственное старение (термообработка в специальных атмосферах).

Армирование выводов резистора осуществляется с применением колпачков из латуни CUZn (тампак). Колпачок обычно одевают на пасту, для уменьшения сопротивления колпачок внутри покрывают Ni или серебром. Кроме колпачков используют припайку, приварку проволочных выводов после использования проволочных паст, либо выборочно осаждают необходимый металл.

Контроль осуществляется по функциональным возможностям параметров резисторов.

Доводка: нарезка, токовая подгонка, раскалибрование по нескольким критериям: , по ТКС, по габаритам, на группы.

Изготовление проволочных резисторов осуществляется обычно намоткой, последнее время намотка микропроводом диаметром d=1÷10мкм. Одновременно изготавливается провод и изоляция. Стеклянная изоляция подается из резервуара, где находиться раскаленное стекло. Металлический расплав подается одновременно с подачей стекла.

Микропровод — литцендрат.

Пирокс = SiO₂+Al₂O₃+B₂O₃+др.

В простейшем случае проволоку покрывают лаками, либо эмалями. Подгонку осуществляют механически удалением изоляции и закорачиванием витков.

Объемные резисторы изготавливаются по технологии аналогичной керамической, стой разницей, что в качестве материала выбирают смесь металла с диэлектриками – композиционные резисторы. Выводы запрессовываются в тело РЭ при формировании самого резистора. Объемный резистор основания не имеет.

1.11. Композиционные резисторы

К композиционным резисторам относят лакосажевые, т.е. метало–диэлектрики смешанные с органическими связками, либо проволочные ингредиенты с органическими свойствами, как лакосажевые. Такие резисторы формируются при получении РЭ: окунанием, различные способы переноса, полива с последующей термообработкой.

Основное отличие композиционных резисторов заключается в возможности получения самых высоких номиналов од десятка Том.

Дата добавления: 2015-05-09