II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337 ...mikro.elfak.ni.ac.rs/wp-content/uploads/Lec_04_Otpornici_2019.pdfmaterijala u procesu proizvodnje (olovne žice, štampani

II semestar (2+2+0)

Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337

[email protected]

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



Processing - obrada

Otporni filmovi,

senzorski slojevi,

elektrode i zaštitni

filmovi se formiraju

sito štampom,

spaterovanjem, CVD

procesima, ...

3/18/2019



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



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



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



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



LTCC

Odlična kontrola

procesa sinterovanja

daje mogućnost

formiranja veoma

precizno definisanih

struktura. Takođe,

postoji mogućnost

poliranja prednje i

zadnje površine

3/18/2019



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



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



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



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



Materijali – karakteristike

Projektovanje

materijala koji

omogućavaju

proizvodnju otpornika

definisane omske

otpornosti,

temperaturnog

koeficijenta

otpornosti i trajnosti

3/18/2019



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



Konstrukcija otpornika je

uslovljena njegovom:

primenom,

tipom otpornog materijala

i za većinu otpornika je

relativno prosta.

3/18/2019



Otpornici za površinsku montažu

(SMD) i otpornički moduli

3/18/2019

Elektronske komponente –


Nenamotani otpornici stalne otpornosti

Slojni

Ugljenični Metalslojni

Metaloksidni Metalizirani Kermetni

Kompozitni

MaseniČip

otpornici

Otpornički

moduli

3/18/2019



Spoljašnji izgled nenamotanih otpornika

konstantne otpornosti sa izvodima

3/18/2019



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



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



Ugljenični otpornici-presek slojnog ugljeničnog otpornika-

3/18/2019



3/18/2019



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



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



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.

../../../Panta/Homepage/F99_009/Notes/Resistors/res15.htm#UGOTP

3/18/2019



Relativna promena otpornosti ugljenog

otpornika nazivne snage Pn=0.25W u zavisnosti

od vremena eksploatacije

3/18/2019



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



Spoljašnji izgled nekih slojnih

ugljeničnih otpornika

3/18/2019



Metalslojni otpornici-presek metalslojnog otpornika-

3/18/2019



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



3/18/2019



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



Tankoslojni čip otpornik za površinsku montažu

Osnovni delovi jednog tankoslojnog čip otpornika za površinsku montažu

Pogled odozgo

3/18/2019



3/18/2019



3/18/2019



3/18/2019



Precizni metalslojni otpornici za površinsku montažu

3/18/2019



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



DIL (dual-in-line) otpornički modul

3/18/2019



Presek SIL otporničkog modula sa zajedničkim

izvodom

3/18/2019



Ako su otpornici međusobno povezani

oni mogu biti povezani na različite načine

i mogu imati iste ili različite vrednosti

3/18/2019



Namotani otpornici stalne

otpornosti

Žičani otpornici

Temperaturna kompenzacija

3/18/2019



Namotani otpornici stalne otpornosti

Spoljašnji izgled žičanih otpornika

3/18/2019



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



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



Spoljašnji izgled žičanih otpornika sa hladnjacima

3/18/2019



Temperaturna kompenzacija

mogućnost temperaturne kompenzacije,

koja se postiže namotavanjem osnovnog i

kompenzacionog namotaja suprotnih

znakova temperaturnih koeficijenata

otpornosti

3/18/2019



Potenciometri

otpornici promenljive otpornosti

Osnovne karakteristike potenciometra

Vrste potenciometara

Regulacioni otpornici - trimeri

3/18/2019



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



Konstrukcija potenciometra

3/18/2019



Osnovne karakteristike

potenciometara

Nazivna vrednost ukupne otpornosti

Početni skok otpornosti

Postojanost na habanje

Dopunski kontaktni šum

Funkcionalna karakteristika

3/18/2019



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



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



Regulacioni otpornici (trimeri)

3/18/2019



Regulacioni otpornici (trimeri) proizvodnje BOURNS:

a − jednoobrtni trimer;

b − trimer sa pužastim zupčanikom za pomeranje klizača (kružna putanja klizača)

a

b

3/18/2019



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



Osnovni tipovi nelinearnih otpornika

3/18/2019



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



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



Različiti tipovi NTC otpornika

3/18/2019



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



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



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



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



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



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



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



3/18/2019



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



PTC za strujnu zaštitu

3/18/2019



PTC za prekostrujnu zaštitu

u telefonskim aplikacijamaPTC kao limitatori temperature

3/18/2019



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



Promena otpornosti pozistora sa

temperaturom i učestanošću

RPTC

3/18/2019



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



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



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



Različiti tipovi varistora

3/18/2019



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



Promena otpornosti varistora

I/V karakteristika

3/18/2019



Realna strujno-naponska karakteristika varistora

3/18/2019



Fotootpornici

3/18/2019



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



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



Osnovne karakteristike

fotootpornika

Statička strujno-naponska

karakteristika

Promena otpornosti sa osvetljajem

Svetlosna karakteristika

Spektralna karakteristika

3/18/2019



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



Promena otpornosti sa osvetljajem

Meri se pri različitom osvetljenju otpornika svetlošću složenog spektralnog sastava. Ova promena otpornosti iznosi 104÷105 puta.

3/18/2019



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



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



Primene otpornika – limitator struje

3/18/2019



This circuit allows you to set a limit on the

maximum output current available from your PSU.

Primene otpornika – limitator struje

3/18/2019



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



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



3/18/2019



Documents

II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337 ...mikro.elfak.ni.ac.rs/wp-content/uploads/Lec_04_Otpornici_2019.pdfmaterijala u procesu proizvodnje (olovne žice, štampani