ii semestar (2+2+0) prof. dr dragan pantić, kabinet 337...
Post on 25-Dec-2019
17 Views
Preview:
TRANSCRIPT
II semestar (2+2+0)
Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337
dragan.pantic@elfak.ni.ac.rs
2019 – Predavanje 4
http://mikro.elfak.ni.ac.rs
3/18/2019 Elektronske komponente - Uvod 2
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 3
Processing - obrada
Koriste se napredne
tehnologije za
zavarivanje i spajanje
sličnih i različitih
materijala u procesu
proizvodnje (olovne
žice, štampani
terminali na
keramičkom
supstratu, ...)
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 4
Processing - obrada
Otporni filmovi,
senzorski slojevi,
elektrode i zaštitni
filmovi se formiraju
sito štampom,
spaterovanjem, CVD
procesima, ...
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 5
Product design - projektovanje
Pri proticanju struje na
otporniku se generiše
toplota. Za upotrebu u
visoko-temperaturnom
okruženju, konstrukcija
komponente se mora
projektovati uzimajući u
obzir otpornost na
toplotu, kao i disipaciju
toplote.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 6
Mounting – dizajn kućišta
Pakovanje više
komponenata ujedno
kućište sa ciljem da se
zaštite funkcionalne
karakteristike
komponenata od
električnih, mehaničkih i
drugih spoljašnjih uticaja
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 7
Analysis/Evaluation – ubrzani testovi
Predviđa se životni vek
komponente korišćenjem
kompora sa konstantno
povišenom temperaturom,
vlagom i pritiskom, kao i
ispitivanja u uslovima
temperaturnih šokova.
Koriste se ubrzani testovi
da predvide ponašanje
komponente u uslovima
ekstremnih temperatura i
vlažnosti.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 8
Analysis/Evaluation – hemijsko-fizička
analiza
Ova ispitivanja se rade
radi usklađivanja sa
RoHS propisima i
ISO/IEC17025
standardima, koja
omogućavaju da se
analizira prisustvo RoHS
supstanci i izdavanje
odgovarajućih sertifikata
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 9
LTCC
Odlična kontrola
procesa sinterovanja
daje mogućnost
formiranja veoma
precizno definisanih
struktura. Takođe,
postoji mogućnost
poliranja prednje i
zadnje površine
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 10
Simulacija – provođenje toplote
Prelaskom sa trough-
hole na SMD, kada se
radi o disipaciji toplote,
dominantniji je prenos
toplote sa komponente
na ploču nego u
ambijent. Zbog toga je
kritičan proces
termičkog dizajna
komponenata na PCB
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 11
Simulacija – naprezanje
Da bi se zadovoljili
zahtevi pouzdanosti
neophodno je da se pri
projektovanju vodi
računa o različitim
koeficijentima
toplotnog širenja
materijala koji se
koriste u proizvodnji
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 12
Merenja – temperatura
Za merenje temperature
postoje kontaktne metode
(termoelement) i
bezkontaktne (npr.
termografija). Precizno
merenje temperature u
malom području zahteva
optimizaciju prečnika žice
termoelementa ili pažljivo
podešavanje rezolucije
termografije.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 13
Merenja – otpornost
Za merenje vrednosti
otpornosti poznate su 2-
terminalne i 4-terminalne
metode. Kod merenja
otpornika vrlo malih i veoma
visokih vrednosti otpornosti,
kao i minijaturnih otpornika,
veoma su važne osobine
terminalnog kabla, raspored
mernih priključaka, kao i
uslovi merenja (vlažnost,
buka).
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 14
Materijali – karakteristike
Projektovanje
materijala koji
omogućavaju
proizvodnju otpornika
definisane omske
otpornosti,
temperaturnog
koeficijenta
otpornosti i trajnosti
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 15
Vrste otpornika
3/18/2019 Elektronske komponente - Uvod 16
Resistors
FilmCarbon
Metal
Paste
Power metal strip Metal
Foil Metal
Wirewound Metal
Composition Carbon
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 17
Konstrukcija otpornika je
uslovljena njegovom:
primenom,
tipom otpornog materijala
i za većinu otpornika je
relativno prosta.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 18
Otpornici za površinsku montažu
(SMD) i otpornički moduli
3/18/2019
Elektronske komponente –
Pasivne komponente 19
Nenamotani otpornici stalne otpornosti
Slojni
Ugljenični Metalslojni
Metaloksidni Metalizirani Kermetni
Kompozitni
MaseniČip
otpornici
Otpornički
moduli
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 20
Spoljašnji izgled nenamotanih otpornika
konstantne otpornosti sa izvodima
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 21
Slojni otpornici stalne otpornosti
Slojni otpornici se sastoje od: otpornog sloja (filma),
izolacione podloge (keramički štapić ilicevčica) na koju se nanosi otporni sloj i načijim su krajevima učvršćeni kontakti.
Osobine: stabilnih su karakteristika,
malih dimenzija,
dugog veka eksploatacije, itd.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 22
Slojni otpornici stalne otpornosti
Ugljeni otpornici - otporni sloj (film) odpirolitičkog 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.
Kompozitni otpornici
Poluprovodnički otpornici
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 23
Ugljenični otpornici-presek slojnog ugljeničnog otpornika-
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 24
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 25
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 26
Osnovne karakteristike ugljenihotponika su:
jednostavna proizvodnja,
relativno mali negativni temperaturnikoeficijent otpornosti,
mali nivo šuma,
mala zavisnost otpornosti odučestanosti i dovedenog napona, i
dobra stabilnost (deblji slojevi, posebnizaštitni slojevi, smanjenjem opterećenjai radnih napona i dodavanjem male količine bora)
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 27
Ugljeni otpornici kod kojih je otporni slojkarbid bora imaju veoma stabilnekarakteristike.
Posle dužeg vremenskog perioda dolazido promene otpornosti (slika).
Promene su posledica strukturalnihpromena otpornog materijala usledkristalizacije, oksidacije, elektrohemijskihprocesa na površini i promena osobinaprelaznih kontakata.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 28
Relativna promena otpornosti ugljenog
otpornika nazivne snage Pn=0.25W u zavisnosti
od vremena eksploatacije
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 29
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
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 30
Spoljašnji izgled nekih slojnih
ugljeničnih otpornika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 31
Metalslojni otpornici-presek metalslojnog otpornika-
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 32
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
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 hlađenje – apsorbovanje disipirane snage
TO-220 kućište je kompaktno - više mesta na PCB
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 33
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 34
Metalizirani otpornici
Kod metalslojnih otpornika sa otpornim slojem od legurametala (metalizirani) legure su obično sastavljene od više metala i one mogu biti veome velike specifičneotpornosti.
Jedan od često upotrebljavanih otpornih materijala zametalizirane otpornike jeste legura hroma i nikla,poznata i kao nihrom.
Površinska otpornost slojeva nihroma se regulišepromenom odnosa hroma i nikla u leguri, a kada im se dodaju male količine bakra i alumunijuma, dobija se materijal koji ima vrednost temperaturnog koeficijentaotpornosti približno jednak nuli na sobnojtemperaturi .
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 35
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 36
Metaloksidni otpornici
Metaloksidni otpornici imaju otpornisloj od toplotnootpornih oksidametala, najčešće dioksida kalaja(SnO2) ili oksida rutenijuma (O2Ru)nanešenih obično na staklenupodlogu (a ne na keramičku kao kodmetaliziranih otpornika).
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 37
Metaloksidni otpornici
U poređenju sa metaliziranim otpornicima, metaloksidni otpornici imaju:
Jednostavniju proizvodnju,
Slične karakteristike,
Identične dimenzije,
Nizak nivo šuma,
Veći temperaturni koeficijent otpornosti,
Stabilnije karakteristike pri impulsnom opterećenju i mehaničkim naprezanjima.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 38
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 slojnomotpornošću.
Za tankoslojne otpornike najboljekarakteristike od kermetnih materijala pokazujesmesa hroma (Cr) i silicijum monoksida(SiO).
Ovaj kermet je homogen i ima: visoko atheziono svojstvo,
visoku temperaturnu stabilnost i
dobre mehaničke osobine.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 39
Slojni kompozitni otpornici Ovo su, praktično, debeloslojni otpornici.
Otporni materijal, koji je sastavljen od mehaničkih smesa prahova provodnih materijalai organskih ili neorganskih dielektrika (kaovezivnih sredstava), u relativno debelom sloju od 7 μm do 20 μm, nanosi na keramičku podlogu.
Jedan od takvih tipova otpornika jeste onaj kodkoga se otporni sloj sastoji od smese stakla i mešavine provodnih materijala.
Zato što je otporni sloj kompozitnih otpornikadeblji nego kod tankoslojnih ugljeničnih i metalslojnih otpornika, ovi otpornici su vrlovisoke pouzdanosti.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 40
Ostale dobre osobine su:
jednostavnost izrade i,
niska cena - uprkos retkim i skupim metalima
(koji se dodaju u malom procentu).
Nedostaci su:
loša stabilnost,
visoki nivo šuma,
znatna zavisnost otpornosti od priključenog
napona, i
relativno loša frekventna karakteristika.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 41
Maseni kompozitni otpornici
Otpornici od mase izrađuju 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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 42
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 čađi 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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 43
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 sloj otpornog materijala.
Tipični otporni materijali su: nihrom, legura hroma ikobalta i tantalnitrid.
Otporni sloj i kontaktna elektroda (kontaktni završetak) spojeni su metalnim filmom, odnosno spojnomelektrodom.
Pored već „klasičnih“ čip otpornika za površinskimontirane štampane ploče, danas metalslojni otpornicipoprimaju i drugačije oblike, posebno kada je reč o veoma preciznim otpornicima
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 44
Tankoslojni čip otpornik za površinsku montažu
Osnovni delovi jednog tankoslojnog čip otpornika za površinsku montažu
Pogled odozgo
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 45
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 46
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 47
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 48
Precizni metalslojni otpornici za površinsku montažu
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 49
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)
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 50
DIL (dual-in-line) otpornički modul
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 51
Presek SIL otporničkog modula sa zajedničkim
izvodom
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 52
Ako su otpornici međusobno povezani
oni mogu biti povezani na različite načine
i mogu imati iste ili različite vrednosti
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 53
Namotani otpornici stalne
otpornosti
Žičani otpornici
Temperaturna kompenzacija
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 54
Namotani otpornici stalne otpornosti
Spoljašnji izgled žičanih otpornika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 55
Namotani ili žičani otpornici se koriste tamogde 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 izrađivati za veće nazivne snage sa malim odstupanjem otpornosti od nazivne vrednosti.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 56
Žice su različitih prečnika. Izborom dužine, prečnika i legure od koje je otporna žicanačinjena mogu se dobiti otpornici od 0.1Ω do 1MΩ i snaga znatno iznad 10W.
Legure
hromnikal
hromaluminijum
manganin
konstantan
kazma, evanom
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 57
Spoljašnji izgled žičanih otpornika sa hladnjacima
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 58
Temperaturna kompenzacija
mogućnost temperaturne kompenzacije,
koja se postiže namotavanjem osnovnog i
kompenzacionog namotaja suprotnih
znakova temperaturnih koeficijenata
otpornosti
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 59
Potenciometri
otpornici promenljive otpornosti
Osnovne karakteristike potenciometra
Vrste potenciometara
Regulacioni otpornici - trimeri
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 60
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 61
Konstrukcija potenciometra
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 62
Osnovne karakteristike
potenciometara
Nazivna vrednost ukupne otpornosti
Početni skok otpornosti
Postojanost na habanje
Dopunski kontaktni šum
Funkcionalna karakteristika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 63
Nazivna vrednost ukupne otpornosti
potenciometra
otpornost između nepokretnog i pokretnog
izvoda, pri maksimalnom uglu obrtanja αm
pokretnog sistema (α = 270o÷300o) obrtnih
potenciometara, odnosno pri
maksimalnom položaju klizača kod šiber
potenciometara.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 64
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 65
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
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 66
Dopunski kontaktni šum
nastaje između 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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 67
Funkcionalna karakteristika otpornosti
predstavlja zakon promene otpornosti izmeđunepokretnog 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.)
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 68
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 69
Slojni potenciometri
otporni sloj je od:
ugljenika,
oksida metala,
različitih kompozicija,
kermeta, i
provodnih plastičnih masa.
nedostatak ugljeničnih i kompozitnihpotenciometara je što imaju relativnoslabu temperaturnu stabilnost.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 70
Slojni potenciometri
boljom temperaturnom stabilnošću odlikujuse potenciometri sa otpornim slojem odoksida metala; oni su veoma stabilni, ali imajunazivne vrednosti otpornosti najviše do 100kΩ.
korišćenjem kermeta i provodnih plastičnihmasa kao otpornih materijala, poslednjih godinasu dobijeni potenciometri sa: izuzetno dobrim eksploatacionim karakteristikama,
dobrom regulacijom otpornosti,
niskim nivoom strujnih šumova, i
relativno malim dimenzijama.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 71
Motani potenciometri
dobijaju se motanjem žice od otpornih legura na bazi nikla, hroma, bakra, mangana, a takođe 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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 72
Motani potenciometri
pri manjim snagama se motani potenciometri ređe koriste od nenamotanih;
obično se primenjuju za obezbeđenje povećanih zahteva u pogledu tačnosti i stabilnosti električnih i eksploatacionih karakteristika elektronskih uređaja
pri velikim snagama, isključivo se koriste motani, i to žičani, potenciometri.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 73
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 360o)
2-, 3-, 5- ili 10-puta
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 74
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 75
Regulacioni otpornici (trimeri)
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 76
Regulacioni otpornici (trimeri) proizvodnje BOURNS:
a − jednoobrtni trimer;
b − trimer sa pužastim zupčanikom za pomeranje klizača (kružna putanja klizača)
a
b
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 77
Nelinearni otpornici
sve veću primenu u elektronskim
uređajima imaju otpornici čija otpornost
zavisi od spoljašnjih uticaja, kao što su:
temperatura – NTC i PTC otpornici,
svetlost – fotootpornici,
električno polje - varistori,
mehanička sila, itd.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 78
Osnovni tipovi nelinearnih otpornika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 79
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 Indirektno zagrevanje
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 80
NTC otpornici NTC otpornici su termistori sa relativno velikim
negativnim temperaturnim koeficijentom otpornosti.
Najčešće se izrađuju od polikristalnih oksidnihpoluprovodničkih 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
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 81
Različiti tipovi NTC otpornika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 82
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 83
Karakteristike NTC otpornika
Temperaturna karakteristika NTC
otpornika
Nazivna otpornost NTC otpornika
Koeficijent temperaturne osetljivosti B
Koeficijent disipacije NTC otpornika H
Statička strujno-naponska
karakteristika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 84
Temperaturna karakteristika NTC otpornika
Zavisnost otpornosti NTC otpornika od temperature.
U opsegu radnih temperaturazavisnost otpornosti NTC otpornika od temperature može se predstaviti sledećim izrazom:
B − koeficijent temperaturneosetljivosti, ili kratko, temperaturna osetljivost iizražava se u Kelvinovimstepenima (K),
T − apsolutna temperatura (K) i
R∞ − konstanta koja zavisi odmaterijala i dimenzija NTC otpornika (to je uslovna otpornosttermistora na beskonačno visokojtemperaturi).
𝑹𝑵𝑻𝑪 = 𝑹∞ ∙ 𝒆𝑩𝑻
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 85
Nazivna otpornost
NTC otpornika
Predstavlja otpornost NTC otpornika pri
određenoj temperaturi (obično 20oC).
Nazivne otpornosti različitih tipova NTC
otpornika kreću se od nekoliko Ω do
nekoliko kΩ.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 86
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.
Za različite tipove NTC otpornika iznosi od
B=700K do B=15000K.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 87
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 88
Statička strujno-naponska karakteristika
Predstavlja zavisnost pada napona na NTC otporniku od struje koja protiče kroz njega u uslovima termičke ravnoteže između 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 vrednostinazivnih otpornosti.
Karakteristika se eksperimentalno snima prikonstantnoj temperaturi okolne sredine.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 89
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 90
PTC otpornici (pozistori)
Termistori sa velikom pozitivnom vrednošću
temperaturnog koeficijenta otpornosti se
zovu pozistori.
Koriste se kao ograničavači struje za:
strujnu zaštitu,
kao limitatori temperature,
demagnetizaciju kolor-katodnih cevi,
zaštitu motora,
regulaciju struja u telefoniji, i
zaštitu telefonskih linija, itd.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 91
PTC za strujnu zaštitu
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 92
PTC za prekostrujnu zaštitu
u telefonskim aplikacijamaPTC kao limitatori temperature
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 93
Osnovne karakteristike PTC otpornika
Temperaturni koeficijent otpornosti pozistora ima pozitivnu vrednost (αT > 0) samo u određenom 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
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 94
Promena otpornosti pozistora sa
temperaturom i učestanošću
RPTC
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 95
U najvećem broju slučajeva pozistori se izrađuju
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.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 96
U delu karakteristične promene otpornostisa temperaturom, u kome je pozitivnavrednost temperaturnog koeficijentaotpornosti, a za slučaj jednosmernepolarizacije otpornost se možeaproksimirati izrazom:
A, B i C su konstante
𝑹𝑷𝑻𝑪 = 𝑨+ 𝑪 ∙ 𝒆𝑩𝑻
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 97
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 izrađuju od cink oksida.
Nelinearnost otpornosti od električnog polja
uslovljava nelinearnost i naponsko-strujne
karakteristike varistora.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 98
Različiti tipovi varistora
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 99
Strujno-naponska karakteristika varistoradata je izrazom:
gde je:
𝑘 je konstanta,
𝛼 koeficijent nelinearnosti varistora, čijavrednost (npr. proizvodnje SIEMENS) iznosi
𝜶 = 𝟑𝟎÷ 𝟓𝟎
𝑰 = 𝒌 ∙ 𝑽𝜶
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 100
Promena otpornosti varistora
I/V karakteristika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 101
Realna strujno-naponska karakteristika varistora
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 102
Fotootpornici
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 103
Fotootpornici su poluprovodnički otpornici kodkojih se otpornost smanjuje pod uticajemsvetlosti.
Rad poluprovodničkih fotootpornika zasnovan je na efektu fotoprovodnosti (unutrašnjemfotoelektričnom efektu).
Izrađuju se od kadmijum sulfida (CdS), kadmijum selenida (CdSe), kadmijumsulfoselenida (CdSSe), cink sulfida (ZnS), a zaoblast infracrvenog zračenja od olovo sulfida(PbS), indijum antimonida (InSb), kadmijumtelurida (CdTe), itd.
U najvećem broju slučajeva otporni materijal se nanosi na izolacionu podlogu, a preko toga se prekriva providnim materijalom
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 104
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
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 105
Osnovne karakteristike
fotootpornika
Statička strujno-naponska
karakteristika
Promena otpornosti sa osvetljajem
Svetlosna karakteristika
Spektralna karakteristika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 106
Statička strujno-naponska karakteristika
Predstavlja zavisnost jednosmerne struje koja protiče kroz fotootpornik od napona na njemu prikonstantnom osvetljaju
Razlika između struje koja protiče kroz fotootpornik kada je on osvetljen i strujeneosvetljenog fotootpornika(struje tame) zove se fotostruja.
Strujno-naponska karakteristika fotootpornika je u većini slučajeva linearna ili bliska linearnoj
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 107
Promena otpornosti sa osvetljajem
Meri se pri različitom osvetljenju otpornika svetlošću složenog spektralnog sastava. Ova promena otpornosti iznosi 104÷105 puta.
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 108
Svetlosna karakteristika
Predstavlja zavisnost fotostrujeIF od osvetljenosti E, prikonstantnom naponu
U nekoj oblasti promeneosvetljenosti za svetlosnukarakteristiku se koristizavisnost:
A − konstanta koja zavisi od tipa fotootpornika;
χ − konstanta koja zavisi od talasne dužine svetlosti i tipafotootpornika;
E − osvetljenost.
𝑰 = 𝑨 ∙ 𝑬𝒙
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 109
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 jenajveća promena fotostruje.
To je tzv. maksimalna spektralna osetljivost.
Primene otpornika – razdelnik
napona
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 110
Primene otpornika – limitator struje
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 111
This circuit allows you to set a limit on the
maximum output current available from your PSU.
Primene otpornika – limitator struje
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 112
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.
Primene NTC otpornika
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 113
Charging control unit
Kompenzaciono
kolo za LCD
sa NTC otpornikom
kao termistorom
Delay of relay pick-up Delay of relay drop-out
Osigurači koji imaju mogućnost resetovanja –
polimer PTC
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 114
3/18/2019
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 115
top related