Wie viele elektronische Komponenten gibt es Widerstände in einer Vielzahl von Formen, Größen, Kapazitäten und Typen. Die typischen Werte für Widerstandsrauschen, Toleranzen, Nennleistung, Temperaturkoeffizient, Spannungskoeffizient, Frequenzgang, Größe und Zuverlässigkeit unterscheiden sich erheblich . Einige Widerstände sind in einigen Anwendungen ideal und in anderen für die Problembehandlung bei Albträumen.
Widerstände der Kohlenstoffzusammensetzung
Widerstände aus Kohlenstoffzusammensetzungen waren aufgrund ihrer relativ geringen Kosten und ihrer großen Zuverlässigkeit die am häufigsten verwendeten Widerstände in der Elektronik. Widerstände für Kohlenstoffzusammensetzungen verwenden einen festen Materialblock aus Kohlenstoffpulver, eine isolierende Keramik und ein Bindermaterial. Der Widerstand wird durch Variieren des Verhältnisses von Kohlenstoff zu den Füllstoffmaterialien gesteuert.
Die Kohlenstoffzusammensetzung im Widerstand wird durch Umgebungsbedingungen, insbesondere Feuchtigkeit, beeinflusst und neigt dazu, sich im Laufe der Zeit im Widerstand zu ändern. Aus diesem Grund haben Widerstände der Kohlenstoffzusammensetzung eine schlechte Widerstandstoleranz, typischerweise nur 5%. Widerstände für Kohlenstoffzusammensetzungen sind ebenfalls auf Nennleistungen von bis zu 1 Watt beschränkt. Im Gegensatz zu ihren geringen Toleranzen und ihrer geringen Leistung haben Widerstände aus Kohlenstoffzusammensetzung einen guten Frequenzgang, was sie zu einer Option für Hochfrequenzanwendungen macht.
Kohlenstofffilmwiderstände
Kohlenstofffilmwiderstände verwenden eine dünne Kohlenstoffschicht auf einem Isolierstab, der geschnitten wird, um einen engen, langen Widerstandspfad zu bilden. Durch die Kontrolle der Länge des Pfades und seiner Breite kann der Widerstand mit Toleranzen von bis zu 1% genau kontrolliert werden. Insgesamt sind die Fähigkeiten eines Kohlenstofffilmwiderstands besser als ein Kohlenstoffkompositionswiderstand mit Nennleistungen von bis zu 5 Watt und einer besseren Stabilität. Ihre Frequenzantwort ist jedoch aufgrund der Induktivität und Kapazität, die durch den in den Film geschnittenen Widerstandspfad verursacht wird, viel schlechter.
Metallschichtwiderstände
Eine der heute gebräuchlichsten Arten von Axialwiderständen sind Metallschichtwiderstände. Sie sind in ihrer Konstruktion den Kohlenstofffilmwiderständen sehr ähnlich, wobei der Hauptunterschied die Verwendung einer Metalllegierung als Widerstandsmaterial anstelle von Kohlenstoff ist.
Die verwendete Metalllegierung, typischerweise eine Nickel-Chrom-Legierung, ist in der Lage, engere Widerstandstoleranzen bereitzustellen als Kohlenstofffilmwiderstände mit Toleranzen von 0,01%. Metallfilmwiderstände sind bis zu etwa 35 Watt erhältlich, die Widerstandsoptionen beginnen jedoch über 1–2 Watt abzunehmen. Metallschichtwiderstände sind rauscharm und stabil mit einer geringen Widerstandsänderung aufgrund von Temperatur und angelegter Spannung.
Dickfilmwiderstände
Dickschichtwiderstände wurden in den 70er Jahren populär und sind bis heute übliche Widerstände für die Oberflächenmontage. Sie werden in einem Siebdruckverfahren unter Verwendung eines in einer Flüssigkeit suspendierten leitfähigen Keramik-Glas-Gemischs hergestellt. Nachdem der Widerstand im Siebdruckverfahren hergestellt wurde, wird er bei hohen Temperaturen gebrannt, um die Flüssigkeit zu entfernen und den Verbund aus Keramik und Glas zu verschmelzen.
Anfangs hatten Dickfilmwiderstände schlechte Toleranzen, heute sind sie jedoch mit Toleranzen von bis zu 0,1% in Gehäusen erhältlich, die bis zu 250 Watt verarbeiten können. Dickfilmwiderstände haben einen Hochtemperaturkoeffizienten, wobei eine Temperaturänderung von 100 ° C zu einer Widerstandsänderung von bis zu 2,5% führt.
Dünnfilmwiderstände
In Anlehnung an Halbleiterprozesse werden Dünnfilmwiderstände durch einen Vakuum-Abscheidungsprozess hergestellt, der als Sputtern bezeichnet wird, wobei eine dünne Schicht aus leitfähigem Material auf einem isolierenden Substrat abgeschieden wird. Diese dünne Schicht wird dann durch Photoätzen bearbeitet, um ein Widerstandsmuster zu erzeugen.
Durch genaue Steuerung der abgeschiedenen Materialmenge und des Widerstandsmusters können mit Dünnfilmwiderständen Toleranzen von bis zu 0,01% erreicht werden. Dünnfilmwiderstände sind auf etwa 2,5 Watt und niedrigere Spannungen als andere Widerstandstypen begrenzt, sind jedoch sehr stabile Widerstände. Es gibt einen Preis für die Präzision von Dünnfilmwiderständen, die im Allgemeinen das Doppelte des Preises von Dickfilmwiderständen betragen.
Drahtwiderstände
Die Widerstände mit der höchsten Leistung und den genauesten Widerständen sind Drahtwiderstandswiderstände, obwohl sie selten gleichzeitig hohe Leistung und Präzision sind. Drahtwiderstände werden hergestellt, indem ein Draht mit hohem Widerstand, im Allgemeinen eine Nickel-Chrom-Legierung, um eine Keramikspule gewickelt wird. Durch Variieren des Durchmessers, der Länge, der Legierung des Drahtes und des Wickelmusters können die Eigenschaften des Drahtwiderstandes an die Anwendung angepasst werden.
Widerstandstoleranzen betragen für Präzisionsdrahtwiderstände bis zu 0,005% und sind bei Nennleistungen von bis zu 50 Watt zu finden. Leistungsdrahtwiderstände haben typischerweise Toleranzen von entweder 5% oder 10%, haben jedoch Nennleistungen im Kilowattbereich. Drahtwiderstände leiden aufgrund ihrer Konstruktion unter einer hohen Induktivität und Kapazität, wodurch sie auf niederfrequente Anwendungen beschränkt sind.
Potentiometer
In der Elektronik kommt es häufig vor, dass ein Signal variiert oder eine Schaltung abgestimmt wird. Eine der einfachsten Methoden zum manuellen Einstellen eines Signals besteht in einem variablen Widerstand oder Potentiometer. Potentiometer werden üblicherweise für analoge Benutzereingaben wie Lautstärkeregler verwendet. Kleinere Versionen für die Oberflächenmontage werden verwendet, um einen Schaltkreis auf einer Leiterplatte abzustimmen oder zu kalibrieren, bevor er versiegelt und an Kunden verschickt wird.
Potentiometer können sehr genaue variable Mehrfachwindungswiderstände sein, aber häufig handelt es sich um einfache Einzelwindungsvorrichtungen, die einen Abstreifer entlang eines leitfähigen Kohlenstoffpfades bewegen, um einen Widerstand von nahe Null auf den Maximalwert zu ändern. Potentiometer haben im Allgemeinen sehr niedrige Nennleistungen, schlechte Geräuschmerkmale und eine mittelmäßige Stabilität.Die Möglichkeit, den Widerstand zu variieren und ein Signal einzustellen, macht Potentiometer für viele Schaltungsentwürfe und für das Prototyping von unschätzbarem Wert.
Andere Widerstandstypen
Wie bei den meisten Komponenten gibt es verschiedene Spezialwiderstandsvarianten. In der Tat sind einige durchaus üblich, einschließlich des Widerstandselements in der Glühlampe. Einige andere Spezialwiderstandsvarianten umfassen Heizelemente, Metallfolie, Oxid, Shunts, Cermet und Gitterwiderstände, um nur einige zu nennen.
