Predavanje IV
II semestar (2+1+1)
Nastavnik: Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337
[email protected]
Obnavljanje
Pasivne komponente
Otpornici
o otpornicima
 Nenamotani otpornici stalne otpornosti
 Namotani otpornici stalne otpornosti
 Potenciometri – otpornici promenljive
otpornosti
 Nelinearni otpornici
 Opšte
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
2
Obnavljanje
Opšte o otpornicima
 Vrste
otpornika
 Osnovne karakteristike otpornika
 Nizovi nazivnih vrednosti otpornosti i
klase tačnosti
 Označavanje otpornika
 Stabilnost karakteristika otpornika
 Frekventna svojstva otpornika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
3
Obnavljanje
Konstrukcija otpornika
cilindrični
žičani otpornik
potkovičasti
slojni
slojni sa prorezima
prstenasti
otpornik u obliku
diska
slojni sa narezima
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
4
Obnavljanje
Osnovne karakteristike otpornika
 Nazivna
(nominalna) otpornost
 Nazivna (nominalna) snaga
 Granični i dozvoljeni napon
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
5
Obnavljanje
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
6
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
7
Konstrukcija
otpornika je
uslovljena njegovom:
primenom,
 tipom otpornog materijala
i za većinu otpornika je
relativno prosta.

3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
8
Otpornici za površinsku montažu
(SMD) i otpornički moduli
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
9
Nenamotani otpornici stalne
otpornosti
 Ugljenični
otpornici
 Metalslojni otpornici
 Slojni kompozitni otpornici
 Maseni kompozitni otpornici
 Čip otpornici
 Otpornički moduli
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
10
Spoljašnji izgled nenamotanih otpornika
konstantne otpornosti sa izvodima
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
11
Podela nenamotanih otpornika
stalne otpornosti
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
12
Slojni otpornici stalne otpornosti
 Slojni otpornici se sastoje od:
 otpornog sloja (filma),
 izolacione podloge (keramički štapić ili
cevčica) na koju se nanosi otporni sloj i na
čijim su krajevima učvršćeni kontakti.
 Osobine:



stabilnih su karakteristika,
malih dimenzija,
dugog veka eksploatacije, itd.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
13
Slojni otpornici stalne otpornosti
 Ugljeni
otpornici - otporni sloj (film) od
pirolitičkog ugljena.
 Metalslojni otpornici
• Metalizirani - kao otporni sloj se koristi legura
nekog metala.
• Metaloksidni - otporni sloj je oksid nekog metala.
• Kermetni - otporni sloj je mikrokompozicioni film
sastavljen od metala i dielektrika.
 Kompozicioni
otpornici
 Poluprovodnički otpornici
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
14
Ugljenični otpornici
-presek slojnog ugljeničnog otpornika-
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
15
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
16
 Dobijaju
se razlaganjem (pirolizom) nekog
ugljovodoničkog gasa ili pare (metal ili
benzol) na visokoj temperaturi u vakuumu
ili u prisustvu inertnog gasa i taloženjem
kristalnog pirolitičkog ugljenika na
izolacionu podligu.
 Debljina otpornog sloja, čija je otpornost
znatno veća od otpornosti legura metala,
se kreće od 0.001µm do 1µm.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
17
 Osnovne
karakteristike ugljenih
otponika su:
 jednostavna proizvodnja,
 relativno mali negativni temperaturni
koeficijent otpornosti,
 mali nivo šuma,
 mala zavisnost otpornosti od
učestanosti i dovedenog napona, i
 dobra stabilnost (deblji slojevi, posebni
zaštitni slojevi, smanjenjem opterećenja
i radnih napona i dodavanjem male
količine bora)
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
18
 Ugljeni
otpornici kod kojih je otporni sloj
karbid bora imaju veoma stabilne
karakteristike.
 Posle dužeg vremenskog perioda dolazi
do promene otpornosti (slika).
 Promene su posledica strukturalnih
promena otpornog materijala usled
kristalizacije, oksidacije, elektrohemijskih
procesa na površini i promena osobina
prelaznih kontakata.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
19
Relativna promena otpornosti ugljenog
otpornika nazivne snage Pn=0.25W u zavisnosti
od vremena eksploatacije
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
20
Temperaturni koeficijent otpornosti αR zavisi od
vrednosti otpornosti. Do R = 10 kΩ αR je skoro
konstantno, dok za veće otpornosti raste po
apsolutnoj vrednosti
αR
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
21
Spoljašnji izgled nekih slojnih
ugljeničnih otpornika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
22
Metalslojni otpornici
-presek metalslojnog otpornika-
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
23
Metalslojni otpornici su 2÷3 puta manjih dimenzija od odgovarajućih
ugljeničnih otpornika opšte namene pri istoj nazivnoj snazi
Ugljenični
Metalslojni
Pored otpornika sa „klasičnim“ aksijalnim izvodima, danas metalslojni otpornici
poprimaju i drugačije oblike, posebno kada je reč o otpornicima koji omogućavaju
njihov mehanički kontakt sa hladnjacima
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
24
Slojni otpornici (tanak otporni film na keramičkoj podlozi) u TO-220
kućištu ima prednosti pre svega u pogledu male parazitne
induktivnosti što je izuzetno pogodno za primenu u prekidačkim
kolima koja rade na učestanostoma od 50 KHz.
 Dobro hlaĎenje – apsorbovanje disipirane snage
 TO-220 kućište je kompaktno i offers space savings to designers.

3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
25
Metalizirani otpornici

Kod metalslojnih otpornika sa otpornim slojem od legura
metala (metalizirani) legure su obično sastavljene od
više metala i one mogu biti veome velike specifične
otpornosti.
 Jedan od često upotrebljavanih otpornih materijala za
metalizirane otpornike jeste legura hroma i nikla,
poznata i kao nihrom.
 Površinska otpornost slojeva nihroma se reguliše
promenom odnosa hroma i nikla u leguri, a kada im se
dodaju male količine bakra i alumunijuma, dobija se
materijal koji ima vrednost temperaturnog koeficijenta
otpornosti približno jednak nuli na sobnoj
temperaturi .
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
26

Metalizirani otpornici imaju neke bolje, a neke
lošije karakteristike od odgovarajućih ugljeničnih
otpornika opšte namene pri istoj nazivnoj snazi:




imaju bolje temperaturne karakteristike, i
stabilniji su i otporniji na klimatske uslove
(posebno vlagu), što se postiže dugotrajnom
termičkom i električnom stabilizacijom otpornog sloja.
Nedostatak metaliziranih otpornika jeste manja
pouzdanost pri većim disipacijama, posebno
pri impulsnom radu.
Ovi otpornici imaju lošije frekventne osobine
od ugljeničnih otpornika.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
27
Metaloksidni otpornici
 Metaloksidni
otpornici imaju otporni
sloj od toplotnootpornih oksida
metala, najčešće dioksida kalaja ili
oksida rutenijuma nanešenih obično
na staklenu podlogu (a ne na
keramičku kao kod metaliziranih
otpornika).
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
28
Metaloksidni otpornici

U poreĎenju sa metaliziranim otpornicima:
 proizvodnja metaloksidnih otpornika je
jednostavnija,
 karakteristike su im slične,
 dimenzije identične,
 imaju izrazito nizak nivo šuma,
 imaju veći temperaturni koeficijent otpornosti,
 stabilniji su pri impulsnim opterećenjima i
mehaničkim dejstvima.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
29
Kermetni otpornici




Otpornici sa mikrokompozitnim filmovima od
dielektrika i metala zovu se kermetni otpornici
(naziv kermet potiče od KERamika i METal).
Kermetni slojevi se odlikuju vrlo velikom slojnom
otpornošću.
Za tankoslojne otpornike najbolje
karakteristike od kermetnih materijala pokazuje
smesa hroma i silicijum monoksida.
Taj kermet je homogen i ima:



visoko atheziono svojstvo,
visoku temperaturnu stabilnost i
dobre mehaničke osobine.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
30
Slojni kompozitni otpornici



Ovo su, praktično, debeloslojni otpornici. Kod
njih se otporni materijal, koji je sastavljen od
mehaničkih smesa prahova provodnih materijala
i organskih ili neorganskih dielektrika (kao
vezivnih sredstava), u relativno debelom sloju od
7 μm do 20 μm, nanosi na keramičku podlogu.
Jedan od takvih tipova otpornika jeste onaj kod
koga se otporni sloj sastoji od smese stakla i
mešavine provodnih materijala.
Zato što je otporni sloj kompozitnih otpornika
deblji nego kod tankoslojnih ugljeničnih i
metalslojnih otpornika, ovi otpornici su vrlo
visoke pouzdanosti.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
31
 Ostale
dobre osobine su, pored
pomenutog:


jednostavnost izrade i,
uprkos retkim i skupim metalima (koji se
dodaju u malom procentu), niska cena.
 Nedostaci




su:
loša stabilnost,
visoki nivo šumova,
znatna zavisnost otpornosti od priključenog
napona, i
relativno loša frekventna karakteristika.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
32
Maseni kompozitni otpornici
 Otpornici
od mase izraĎuju se od smese
otpornih materijala i vezivnih sredstava.
 Ove smese se na povišenoj temperaturi
najčešće presuju u obliku štapića.



proizvodnja nije skupa, ali su zbog toga veoma
nestabilni,
imaju relativno veliki šum,
otpornost im znatno zavisi od snage
opterećenja i temperature okoline.
 Otpornost
i snaga im je približno ista kao
kod slojnih otpornika.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
33




Ovi otpornici se proizvode kao kompozitni i to na
keramičkoj bazi i na bazi laka.
Otporni materijal na keramičkoj bazi je od
smese ugljenika i peska (zato se ovi otpornici
često i zovu ugljenični kompozitni otpornici).
Otporni materijali na bazi laka su smese grafita
ili čaĎi sa vezivnim sredstvima, kao što su
ugljovodonici i različite vrste veštačkih smola, sa
dodatkom neorganskih materijala za ispunu
(azbestno brašno ili liskunsko brašno).
Pri presovanju otpornog materijala na povišenoj
temperaturi, najčešće u obliku štapića, umeću se
sa obe strane žičani izvodi za priključke.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
34
Čip otpornici
Čip otpornici, koji se koriste za površinsko montiranje,
mogu biti sa tankim (tankoslojni SMD) i debelim
(debeloslojni SMD) otpornim slojem.
 Na supstrat se nanosi tanak sloj otpornog materijala.
 Tipični otporni materijali su: nihrom, legura hroma i
kobalta i tantalnitrid.
 Otporni sloj i kontaktna elektroda (kontaktni završetak)
spojeni su metalnim filmom, odnosno spojnom
elektrodom.
 Pored već „klasičnih“ čip otpornika za površinski
montirane štampane ploče, danas metalslojni otpornici
poprimaju i drugačije oblike, posebno kada je reč o
veoma preciznim otpornicima

3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
35
Tankoslojni čip otpornik za površinsku montažu
Osnovni delovi jednog tankoslojnog čip otpornika za površinsku montažu
Pogled odozgo
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
36
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
37
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
38
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
39
Precizni metalslojni otpornici za površinsku montažu
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
40
Otpornički moduli (otporničke mreže)



Otpornički moduli se sastoje od više otpornika
smešenih u jedno kućište sa više izvoda.
Izvodi mogu biti samo sa jedne strane i tada se
zovu SIL moduli (od single-in-line), i sa obe
strane, tzv. DIL moduli (od dual-in-line), u
kućištima sličnim onim koja se koriste za
integrisana kola.
Moduli se mogu sastojati iz više individualnih
otpornika, ili su otpornici u njima tako povezani
da čine otporničke mreže (stoga se ovi moduli
zovu i otporničke mreže)
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
41
DIL (dual-in-line) otpornički modul
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
42
Presek otporničkog modula sa zajedničkim
izvodom
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
43
Namotani otpornici stalne
otpornosti
 Žičani
otpornici
 Temperaturna kompenzacija
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
44
Namotani otpornici stalne otpornosti
Spoljašnji izgled žičanih otpornika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
45


Namotani ili žičani otpornici se koriste tamo
gde je neophodna velika snaga otpornika.
Ako se porede sa nenamotanim otpornicima, oni
su:





skuplji,
proizvodnja je složenija,
imaju veće dimenzije, i
nisu pogodni za rad na višim učestanostima.
Za posebne primene ovi otpornici imaju bolje
karakteristike od nenamotanih otpornika:



mogu se koristiti pri višim temperaturama,
imaju veoma nizak nivo šuma,
veoma su stabilni i mogu se izraĎivati za veće
nazivne snage sa malim odstupanjem otpornosti od
nazivne vrednosti.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
46
 Dobijaju
se namotavanjem izolovane ili
neizolovane žice od legura velike
specifične otpornosti (hromnikal,
hromaluminijum, manganin, konstantan
ima negativan temperaturni koeficijent
otpornosti αR, kazma, evanom, itd) na
izolacionu podlogu .
 Žice su različitih prečnika. Izborom dužine,
prečnika i legure od koje je otporna žica
načinjena mogu se dobiti otpornici od
0,1Ω do 1MΩ i snaga znatno iznad 10W.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
47
Spoljašnji izgled žičanih otpornika sa hladnjacima
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
48
Temperaturna kompenzacija
 mogućnost
temperaturne kompenzacije,
koja se postiže namotavanjem osnovnog i
kompenzacionog namotaja suprotnih
znakova temperaturnih koeficijenata
otpornosti
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
49
Potenciometri
otpornici promenljive otpornosti
 Osnovne
karakteristike potenciometra
 Vrste potenciometara
 Regulacioni otpornici - trimeri
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
50




Potenciometri se primenjuju za regulaciju struja i
napona u elektronskim kolima.
Nenamotani potenciometri - otporni materijal
je ili u obliku sloja (slojni potenciometri), ili u
masenom obliku (maseni potenciometri).
Namotani (žičani) potenciometri - proizvode
se za veće snage i reostate.
Izvodi potenciometara se označavaju slovima,
brojevima ili bojama:



a (1 ili žuta) - krajnji priključak u električnom smislu
(minimalna otpornost izmedju njega i kliznog
kontakta).
b (2 ili crvena) - priključak pokretnog kontakta.
c (3 ili zelena) - drugi krajnji priključak.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
51
Konstrukcija potenciometra
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
52
Osnovne karakteristike potenciometara
 Nazivna
vrednost ukupne otpornosti
 Početni skok otpornosti
 Postojanost na habanje
 Dopunski kontaktni šum
 Funkcionalna karakteristika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
53
Nazivna vrednost ukupne otpornosti
potenciometra
izmeĎu nepokretnog i pokretnog
izvoda, pri maksimalnom uglu obrtanja αm
pokretnog sistema (α = 270o÷300o) obrtnih
potenciometara, odnosno pri
maksimalnom položaju klizača kod šiber
potenciometara.
 otpornost
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
54
Početni skok otpornosti
 predstavlja
minimalnu vrednost otpornosti
od koje počinje ravnomerna promena
otpornosti potenciometra.
 Ova vrednost obično iznosi:


(1÷2)% ukupne otpornostiza potenciometre sa
logaritamskom promenom,
(5÷10)% za potenciometre sa linearnom
promenom otpornosti.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
55
Postojanost na habanje


sposobnost potenciometra da sačuva
nepromenjene karakteristike pri eksploataciji
ocenjuje se brojem korišćenja pokretnih delova,
a da pri tom karakteristike potenciometra ostanu
u dozvoljenim granicama:


broj korišćenja iznosi do 50000 kod potenciometara
opšte namene,
105÷107 korišćenja kod potenciometara za
profesionalnu upotrebu
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
56
Dopunski kontaktni šum
 nastaje
izmeĎu otpornog elementa i
pokretnog kontakta kako pri pomeranju
pokretnog sistema (šum pomeranja), tako i
pri fiksiranom položaju
 nivo šuma pomeranja je znatno veći od
nivoa termičkog i strujnog šuma.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
57
Funkcionalna karakteristika otpornosti

predstavlja zakon promene
otpornosti izmeĎu
nepokretnog i pokretnog
kontakta potenciometra
 zavisi od načina
konstrukcije potenciometra
 najčešće promene su:




linearna - kriva 1
logaritamska - kriva 2
inverzno-logaritamska kriva 3
postoje i potenciometri i sa
drugačijom promenom
otpornosti (sinusna,
kosinusna, itd.)
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
58
Vrste potenciometara
 Kao
i otpornici konstantne otpornosti, i
potenciometri mogu biti nenamotani i
namotani.
 Nenamotani potenciometri najčešće
imaju otporni materijal u obliku sloja (slojni
potenciometri).
 Namotani ili žičani potenciometri se
najčešće proizvode za veće snage i
reostate.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
59
Slojni potenciometri
 otporni
sloj je od:
 ugljenika,
 oksida metala,
 različitih kompozicija,
 Kermeta, i
 provodnih plastičnih masa.
 nedostatak ugljeničnih i kompozitnih
potenciometara je što imaju relativno
slabu temperaturnu stabilnost.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
60
Slojni potenciometri


boljom temperaturnom stabilnošću odlikuju
se potenciometri sa otpornim slojem od
oksida metala; oni su veoma stabilni, ali imaju
nazivne vrednosti otpornosti najviše do 100kΩ.
korišćenjem kermeta i provodnih plastičnih
masa kao otpornih materijala, poslednjih godina
su dobijeni potenciometri sa:




izuzetno dobrim eksploatacionim karakteristikama,
dobrom regulacijom otpornosti,
niskim nivoom strujnih šumova, i
relativno malim dimenzijama.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
61
Motani potenciometri


dobijaju se motanjem žice od otpornih legura na
bazi nikla, hroma, bakra, mangana, a takoĎe i
od žica prevučenih provodnom plastikom
(„hibritron“ potenciometri).
ovi potenciometri imaju:
 ograničenu oblast nazivnih otpornosti,
 povećanu parazitnu kapacitivnost i
induktivnost,
 vrlo visoku stabilnost,
 nizak nivo strujnih šumova, i
 mali temperaturni koeficijent otpornosti.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
62
Motani potenciometri
 pri
manjim snagama se motani
potenciometri reĎe koriste od
nenamotanih;
 obično se primenjuju za obezbeĎenje
povećanih zahteva u pogledu tačnosti i
stabilnosti električnih i eksploatacionih
karakteristika elektronskih ureĎaja
 pri velikim snagama, isključivo se
koriste motani, i to žičani, potenciometri.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
63
Spoljašnji izgled nekih višeokretnih
(helikoidalnih) potenciometara
Posebnu grupu motanih potenciometara čine vrlo precizni višeokretni
(helikoidalni) potenciometri (sa tolerancijom otpornosti do ±1%); kod njih,
da bi se dobila maksimalna vrednost otpornosti, klizač treba okrenuti (po 360 o)
2-, 3-, 5- ili 10-puta
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
64
Regulacioni otpornici (trimeri)




Trimeri se koriste u kolima kada otpornost treba
tačno odrediti u toku njihovog podešavanja i
koju ne treba često menjati u toku eksploatacije.
Po konstrukciji se ne razlikuju mnogo od
standardnih potenciometara
Manjih su dimenzija
Mogu biti:


jednookretni i
višeokretni, sa nenamotanim (ugljeničnim, kermetnim) ili
namotanim otpornim elementom.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
65
Regulacioni otpornici (trimeri)
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
66
b
a
Regulacioni otpornici (trimeri) proizvodnje BOURNS:
a − jednoobrtni trimer;
b − trimer sa pužastim zupčanikom za pomeranje klizača (kružna putanja klizača)
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
67
Nelinearni otpornici
 sve
veću primenu u elektronskim
ureĎajima imaju otpornici čija otpornost
zavisi od spoljašnjih uticaja, kao što su:
 temperatura – NTC i PTC otpornici,
 svetlost – fotootpornici,
 električno polje - varistori,
 mehanička sila, itd.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
68
Osnovni tipovi nelinearnih otpornika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
69


Kada se otpornost otpornika menja sa temperaturom,
takvi otpornici se zovu termistori i u zavisnosti od
načina zagrevanja ovi otpornici se dele na termistore sa
direktnim i indirektnim zagrevanjem.
Razlikuju se dve osnovne vrste termistora:


sa negativnim temperaturnim koeficijentom otpornosti (NTC
otpornici) i
sa pozitivnim temperaturnim koeficijentom otpornosti(PTC
otpornici, ili kako se još zovu, pozistori).
Direktno zagrevanje
3/12/2012
Indirektno zagrevanje
Elektronske komponente Pasivne komponente
70
NTC otpornici

NTC otpornici su termistori sa relativno velikim
negativnim temperaturnim koeficijentom otpornosti.
 Najčešće se izraĎuju od polikristalnih oksidnih
poluprovodničkih materijala − oksida prelaznih metala
(od titana do cinka u Mendeljejevom sistemu).
 Veliku primenu su našli oksidi kobalta (Co2O3), titana
(TiO2), aluminijuma (Al2O3), nikla (NiO), mangana
(Mn2O3), cinka (ZnO), bakra (CuO i Cu2O), hroma
(Cr2O3), kalaja (SnO), itd.
 Obično se upotrebljavaju smese nekoliko oksida, od
kojih se, metodom keramičke tehnologije, dobijaju NTC
otpornici različitog oblika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
71
Različiti tipovi NTC otpornika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
72
 Razmatramo
samo NTC
otpornike sa direktnim
zagrevanjem.
 Kod takvih NTC otpornika
promena otpornosti nastaje pod
dejstvom toplote koja se razvija
u telu termistora usled struje
koja protiče kroz njega.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
73
Karakteristike NTC otpornika
 Temperaturna
karakteristika NTC
otpornika
 Nazivna otpornost NTC otpornika
 Koeficijent temperaturne osetljivosti B
 Koeficijent disipacije NTC otpornika H
 Statička strujno-naponska
karakteristika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
74
Temperaturna karakteristika NTC otpornika

Zavisnost otpornosti NTC
otpornika od temperature.
 U opsegu radnih temperatura
zavisnost otpornosti NTC
otpornika od temperature može se
predstaviti sledećim izrazom:
R = R∞ exp (B/T)



B − koeficijent temperaturne
osetljivosti, ili kratko,
temperaturna osetljivost i
izražava se u Kelvinovim
stepenima (K),
T − apsolutna temperatura (K) i
R∞ − konstanta koja zavisi od
materijala i dimenzija NTC
otpornika (to je uslovna otpornost
termistora na beskonačno visokoj
temperaturi).
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
75
Nazivna otpornost NTC otpornika
 Predstavlja
otpornost NTC otpornika pri
odreĎenoj temperaturi (obično 20oC).
 Nazivne otpornosti različitih tipova NTC
otpornika kreću se od nekoliko Ω do
nekoliko kΩ.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
76
Koeficijent temperaturne osetljivosti B


Konstanta koja se nalazi u eksponentu izraza
kojim je definisana temperaturna karakteristika
NTC otpornika.
Vrednost ovog koeficijenta, koji zavisi od
svojstava materijala od kojeg je NTC otpornik
načinjen, praktično je konstantna za dati
termistor u opsegu radnih temperatura i za
različite tipove NTC otpornika iznosi od B=700K
do B=15000K.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
77
Koeficijent disipacije NTC otpornika H
 Brojno
je jednak snazi koju treba dovesti
NTC otporniku da bi se on zagrejao za
1oC
 Ovaj koeficijent se izražava u (mW/K) ili,
kada se računa po jedinici površine, u
(mW/m2K).
 Vrednost koeficijenta disipacije zavisi od
tipa NTC otpornika i iznosi H = (0,5÷30)
mW/K.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
78
Statička strujno-naponska karakteristika




Predstavlja zavisnost pada napona na NTC
otporniku od struje koja protiče kroz njega u
uslovima termičke ravnoteže izmeĎu termistora i
okolne sredine.
Na sledećem slajdu je prikazana statička
strujno-naponska karakteristika NTC otpornika u
dvostrukoj logaritamskoj razmeri, čija nazivna
otpornost iznosi 10 kΩ pri 20oC
Slične krive se dobijaju i za druge vrednosti
nazivnih otpornosti.
Karakteristika se eksperimentalno snima pri
konstantnoj temperaturi okolne sredine.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
79
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
80
PTC otpornici (pozistori)


Termistori sa velikom pozitivnom vrednošću
temperaturnog koeficijenta otpornosti se
zovu pozistori.
Koriste se kao ograničavači struje za:






prekostrujnu zaštitu,
kao limitatori temperature,
demagnetizaciju kolor-katodnih cevi,
zaštitu motora,
regulaciju struja u telefoniji, i
zaštitu telefonskih linija, itd.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
81
PTC za prekostrujnu zaštitu
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
82
PTC za prekostrujnu zaštitu
u telefonskim aplikacijama
3/12/2012
PTC kao limitatori temperature
Elektronske komponente Pasivne komponente
83
Osnovne karakteristike PTC otpornika



Temperaturni koeficijent otpornosti pozistora ima
pozitivnu vrednost (αT > 0) samo u odreĎenom
intervalu temperature, dok je van tog opsega je
αT < 0
Najčešće je vrednost temperaturnog koeficijenta
otpornosti pozistora znatno veća od apsolutne
vrednosti αT NTC otpornika
Promena otpornosti termistora sa temperaturom
znatno zavisi od učestanosti – ova promena je
najveća pri jednosmernoj polarizaciji i opada sa
porastom učestanosti signala koji se priključuje
na pozistor
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
84
Promena otpornosti pozistora sa
temperaturom i učestanošću
RPTC
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
85



U najvećem broju slučajeva pozistori se izraĎuju
na bazi keramike od barijum titanata sa
polikristalnom strukturom, čija se otpornost
znatno smanjuje ako se doda izvesna količina
primesa.
Barijum titanat (BaTiO3) je dielektrik sa
specifičnom otpornošću na sobnoj temperaturi
od (1010÷1012) Ωcm.
Ako se u barijum titanat unese mala količina
((0,1÷0,3)%) primesa, kao što su lantan,
niobijum, itrijum, specifična otpornost se
smanjuje na vrednost (10÷102) Ωcm.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
86
U
delu karakteristične promene otpornosti
sa temperaturom, u kome je pozitivna
vrednost temperaturnog koeficijenta
otpornosti, a za slučaj jednosmerne
polarizacije otpornost se može
aproksimirati izrazom:
RPTC = A + Cexp(B/T)
A, B i C su konstante
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
87
Varistori




Varistori ili VDR otpornici su otpornici kod kojih
se otpornost nelinearno menja sa promenom
jačine električnog polja, odnosno napona na
njima.
Koriste se za naponsku stabilizaciju, posebno
većih vrednosti napona.
Varistori se najčešće izraĎuju od cink oksida.
Nelinearnost otpornosti od električnog polja
uslovljava nelinearnost i naponsko-strujne
karakteristike varistora.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
88
Različiti tipovi varistora
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
89
 Strujno-naponska
karakteristika varistora
data je izrazom:
I = K ⋅V ≡ K ⋅U
α
α
gde je:


K konstanta,
α koeficijent nelinearnosti varistora, čija
vrednost (npr. proizvodnje SIEMENS)iznosi α
= 30÷55.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
90
Promena otpornosti varistora
I/V karakteristika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
91
Realna strujno-naponska karakteristika varistora
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
92
Fotootpornici
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
93




Fotootpornici su poluprovodnički otpornici kod
kojih se otpornost smanjuje pod uticajm
svetlosti.
Rad poluprovodničkih fotootpornika zasnovan je
na efektu fotoprovodnosti (unutrašnjem
fotoelektričnom efektu).
IzraĎuju se od kadmijum sulfida (CdS),
kadmijum selenida (CdSe), kadmijum
sulfoselenida (CdSSe), cink sulfida (ZnS), a za
oblast infracrvenog zračenja od olovo sulfida
(PbS), indijum antimonida (InSb), kadmijum
telurida (CdTe), itd.
U najvećem broju slučajeva otporni materijal se
nanosi na izolacionu podlogu, a preko toga se
prekriva providnim materijalom
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
94
Konstruktivni izgled fotootpornika:
a - pločica od steatita;
b - fotoosetljivi otporni sloj (CdS);
c - elektrode za kontakt (ovde su u obliku češlja);
d - providno kućište od epoksidne smole;
e - izvodi
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
95
Osnovne karakteristike fotootpornika
 Statička
strujno-naponska
karakteristika
 Promena otpornosti sa osvetljajem
 Svetlosna karakteristika
 Spektralna karakteristika
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
96
Statička strujno-naponska karakteristika

Predstavlja zavisnost
jednosmerne struje koja
protiče kroz fotootpornik od
napona na njemu pri
konstantnom osvetljaju
 Razlika izmeĎu struje koja
protiče kroz fotootpornik kada
je on osvetljen i struje
neosvetljenog fotootpornika
(struje tame) zove se
fotostruja.
 Strujno-naponska
karakteristika fotootpornika je u
većini slučajeva linearna ili
bliska linearnoj
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
97
Promena otpornosti sa osvetljajem

Meri se pri različitom osvetljenju otpornika svetlošću
složenog spektralnog sastava. Ova promena otpornosti
iznosi 104÷105 puta.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
98
Svetlosna karakteristika

Predstavlja zavisnost fotostruje
IF od osvetljenosti E, pri
konstantnom naponu
 U nekoj oblasti promene
osvetljenosti za svetlosnu
karakteristiku se koristi
zavisnost:
I = A⋅ Eχ F
A − konstanta koja zavisi od
tipa fotootpornika;
 χ − konstanta koja zavisi od
talasne dužine svetlosti i tipa
fotootpornika;
 E − osvetljenost.

3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
99
Spektralna karakteristika
Izražava relativnu
promenu fotostruje u
zavisnosti od talasne
dužine svetlosti koja pada
na fotootpornik.
 Karakteristično je za sve
fotootpornike da postoji
talasna dužina λopt,
zavisno od materijala od
koga je sačinjen
fotootpornik, pri kojoj je
najveća promena
fotostruje.
 To je tzv. maksimalna
spektralna osetljivost.

3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
100
Primene otpornika – razdelnik napona
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
101
Primene otpornika – limitator struje
This circuit allows you to set a limit on the
maximum output current available from your PSU.
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
102
Primene otpornika – limitator struje
This is a 1-amp variable-voltage PSU. It adjusts from about 3v to 24v: and has the added feature that you can
limit the maximum output current. This is invaluable when (for example) you power-up a project for the first
time or soak-test a piece of equipment.
Elektronske komponente 3/12/2012
Pasivne komponente
103
Primene NTC otpornika
Kompenzaciono
kolo za LCD
sa NTC otpornikom
kao termistorom
Charging control unit
Delay of relay pick-up
3/12/2012
Delay of relay drop-out
Elektronske komponente Pasivne komponente
104
Osigurači koji imaju mogućnost resetovanja –
polimer PTC
3/12/2012
Elektronske komponente Pasivne komponente
105
Download

Otpornici 2 (prof. D. Pantić)