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电子应用
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合成物电阻器,主体由颗粒状导体粉末(石墨/导电陶瓷)和绝缘填料以及树脂粘合剂的混合物制成棒状物,棒的两端有两个金属帽。电阻器的两端有两根导线,便于通过焊接连接到电路中。
电阻值通过导体和绝缘体比例来控制。
合成物电阻器主要有两类:
——碳合成物电阻器
——陶瓷合成物电阻器
合成物电阻器在高能/浪涌应用中表现最佳。
——电阻器中包含的大量物质能够实现对高能量的吸收。能量能够被重复吸收,而不会对电阻值产生负面影响。合成物电阻器已被证明是处理浪涌负载的可靠选择。
——当电流流过电阻器时,整个电阻体传导能量。而绕线电阻只有绕线导体传递能量,膜式电阻只有膜层(Fiilm)传递能量。因此,碳合成物电阻器的热质量要高得多,从而产生更高的能量容量。
寄生电感小。
在温度系数、噪声、电压依赖性和负载方面,这些特性较差。
五十年前,碳合成物电阻器被广泛用于消费电子产品。由于电阻值的稳定性较低,这种类型的电阻器不适合任何现代高精度应用。
例如,在一年的保质期内,电阻值最多可以变化 5%。在大量使用时,该值的变化更大:
在 70 °C 环境温度下,在满额定值下进行 2000 小时测试时,该值变化高达 15%。焊接会导致 2% 的变化。
这种不稳定性的原因是电阻器设计所固有的。碳合成包含具有不同热膨胀特性的材料。当导电碳颗粒和非导电粘结剂升温或冷却时,电阻体中会产生应力。 导电粒子之间的机械接触会发生变化,这会导致电阻值的变化。
此外,由于不同材料的混合,碳合成物电阻器的噪声特性较差。电流流动时噪声水平增加。电阻为 0.25 W 和 0.5 W,最大电压分别为 150 V 和 500 V。绝缘电阻相差109Ω(大约比其他类型差一个数量级)。
减少使用此类电阻器的另一个原因是温度系数约为 1200 ppm/°C。
还有一个问题是碳合成物电阻是容易吸收水分的,不同湿度的电阻器的电阻值是不一样的。
碳合成物电阻器的电阻材料是石墨、陶瓷粉和树脂的混合物。混合物在高压和高温下压成棒状。连接线在电阻器的两端集中压紧。或者,在两个杆端上安装金属帽,形成引线的附件。也有先预埋引线端子的做法. 在烘烤过程之后,会产生一个巨大的阻力体。该过程的一个缺点是难以预先确定电阻值。
电阻体是多孔的,因此需要涂层。过去,有些电阻器是没有涂层的。
碳合成物电阻器的电阻值取决于三个因素:碳添加量、圆柱杆的长度和圆柱杆的横截面积。
碳成分电阻器的电阻值与添加的碳量成反比。在电阻中碳元素作为导体存在,如果添加更多的碳,则流过更多电流量。因此,碳含量较高的电阻器电阻较低。如果减少碳,则只有少量电流流动,并且更多的电流被阻挡。 因此,添加碳越少的电阻器的电阻越大。
为了改变耗散,电阻器采用不同的直径,以提供足够大的表面来散热。 市售碳合成物电阻器的耗散值在 1/8 W 和 1/4 W 之间,而在 1980 年代,碳合成物电阻器的功耗高达 5 W。
尽管许多供应商转而生产其他类型的电阻器,但一些供应商继续专注于碳合成物电阻器。
下表显示了电阻器材料的电阻率。
材料 | 电阻率(Ω / m) |
石墨 | 4 x 10-6至 11 x 10-6 |
无定形碳 | 35 x 10-6至 50 x 10-6 |
碳合成物电阻器在1990年代开始逐步淘汰,目前只有少数几个选定值可用。
它们适合承受高能量脉冲,同时具有相对较小的尺寸。因此,碳合成物电阻器至今仍在许多应用中使用。应用包括电路保护(浪涌或放电保护)、限流、高压电源、大功率或频闪照明以及焊接。 应用的一个例子是医用除颤器。连接到患者的灵敏测量设备需要受到保护,免受大约 30 焦耳的高能脉冲的影响。碳合成物电阻器应用于设备或引线中,必须承受这种高脉冲能量。
碳合成物电阻器已经使用了一百多年。在二十世纪初,电阻器是在没有涂层的情况下生产的。引线直接焊接在电阻体上。直到1960年代,唯一可用的电阻器类型是绕线电阻器和碳合成物电阻器。 在1960年代和70年代,从使用碳合成物电阻器转向其他类型的碳膜电阻器和金属膜电阻器。
陶瓷合成物电阻器非常适合与浪涌、高峰值功率或高能量相关的电路。