Компоненты устройств промышленной электроники

Основными компонентами устройств промышленной электроники являются резисторы, конденсаторы и полупроводниковые приборы.

Резисторы

Резисторы по назначению делятся:

1. Резисторы общего назначения

Имеют номинальные величины сопротивления от 1Ом до 10МОм.

2. Резисторы специального назначения

· Высокоомные от 10Мом до сотен Том, Uном=100…400В.

· Высоковольтные от 1МОм до 10⁵ МОм, Uном до десятков кВ.

· Высокочастотные, имеющие малые паразитные индуктивности и емкости.

· Прецизионные с малым разбросом номинального сопротивления (0,001%…1%).

Все резисторы делятся на постоянные и переменные. Переменные – регулируемые и подстроечные. Переменные резисторы выпускают с линейной, логарифмической и обратнологарифмической зависимостью сопротивления от угла поворота движка.

В зависимости от используемого материала различают:

· проволочные (из Нихрома или Манганина);

· непроволочные (из пленки углерода, оксида металлов, полупроводника);

· металло-фольговые (из фольги, нанесенной на непроводящее основание).

Промышленностью выпускаются резисторы, номиналы сопротивлений которых нормализованы и соответствуют одному из шести рядов: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Например, ряд Е6: 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8. Для него R=N*10^К, где N-член числового ряда; к=1, 2, 3,… Т.о. R=1кОм; 1,5кОм; 2,2кОм; 3,3кОм; 4,7кОм; 6,8кОм; 10кОм и т.д. Ряд допускаемых отклонений сопротивлений также нормализован 0,001…30%. На резисторе может быть указан тип, мощность, номинал сопротивления, допуск отклонения от номинала. Например, МЛТ-2-2,2кОм±10% (здесь 2 означает мощность2Вт). Мощность определяет максимальную мощность, которую может рассеивать данный резистор без чрезмерного повышения температуры. О мощности резистора можно судить по его габаритным размерам, для чего нужен определенный опыт. На резисторах номинал сопротивления может быть указан в кодированном виде цифрами и буквами (15R, 3к3, М30) или в виде цветовой кодировки цветными полосами. Тип резистора определяет также его предельное рабочее напряжение и температурный коэффициент сопротивления – относительное изменение сопротивления при его нагреве на 1^ОС.

Проволочные резисторы применяются, когда требуется высокая стабильность или большая рассеиваемая мощность, которую не обеспечивают резисторы других типов. Проволочные резисторы могут рассеивать мощность до 100Вт, однако сопротивление их обычно ограничено величиной 50кОм.

Резисторы выбираются исходя из требуемого значения сопротивления и мощности, с учетом функционального назначения и условий эксплуатации. Требуемая мощность резистора:

Р=(1/T)òuidt < Pном.

Существуют, так называемые, терморезисторы, у которых сопротивление зависит от температуры определенным образом. Изготавливаются из металла с линейной зависимостью сопротивления от температуры (медь) или из полупроводника (сопротивление существенно нелинейно), применяются для измерения температуры.

Варисторы – полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от величины приложенного напряжения; при увеличении приложенного напряжения до определенной величины сопротивление варистора резко падает. Пример надписи на варисторе: CH2-1-1000B±10% (CH-обозначение варистора, 2-определяет материал варистора, 1-мощность 1Вт). Применяются для ограничения напряжения на каком-либо элементе схемы, для чего варистор включается параллельно этому элементу.

Условные обозначения резисторов:

· постоянный резистор

R

· регулировочный

· переменный

· терморезистор

t⁰

Конденсаторы

Классификация по функциональному признаку:

1. Фильтровые – используется свойство конденсатора изменять свое сопротивление в зависимости от частоты X=1/wC и правило электротехники, что напряжение на конденсаторе не может изменяться мгновенно.

2. Импульсные и высокочастотные.

3. Пусковые конденсаторы для электродвигателей.

4. Конденсаторы для компенсации реактивной мощности.

По типу диэлектрика конденсаторы различаются:

1. Конденсаторы с твердым неорганическим диэлектриком (керамика, слюда, минералы, кварц).

2. Конденсаторы с твердым органическим диэлектриком (бумага, металлобумага, фторопласт, полиэтилен и др.).

3. Конденсаторы с оксидным диэлектриком (на основе соединения алюминия, тантала, оксиднополупроводниковые). Эти конденсаторы относятся к классу полярных (электролитических).

4. С жидким диэлектриком (масло).

Конденсаторы бывают постоянные и переменные, высоковольтные и низковольтные. Единица емкости – 1Ф, 1мкФ=10^-9Ф. Примеры обозначений номинала емкости: 15пФ, 47нФ, 15р, 1н5, м68, 0,68мкФ,1м5. При производстве конденсаторов регламентируются допустимые отклонения ±0,1%, +30%, -80% и др. Пример надписи на конденсаторе: К78-2-0,1мкФ±10%-1000V (здесь К-конденсатор постоянной емкости, 78 определяет тип диэлектрика, 2-регистрационный номер). Для конденсатора также имеет значение температурный коэффициент емкости (относительное изменение емкости при нагреве конденсатора на 1^ОС.) и тангенс угла диэлектрических потерь. Наибольшими емкостями обладают полярные конденсаторы.

Условные обозначения конденсаторов:

· постоянный конденсатор

С

· регулировочный

· полярный (электролитический)

+

Конденсаторы выбираются исходя из требуемого значения емкости с учетом функционального назначения и условий эксплуатации. При этом рабочее напряжение не должно быть больше паспортного. Полярные конденсаторы предназначены для работы на постоянном напряжении. Для них оговаривается величина допустимых пульсаций, которые обычно не должны превышать 5…10% от номинального напряжения.