Rezystory SMD — rodzaje, parametry i charakterystyka

Rezystor to element, który ma pewien rodzaj oporu; jest stosowany w elektronice i elektrotechnice do ograniczania prądu lub uzyskania wymaganego napięcia (np. za pomocą dzielnika rezystancyjnego). Rezystory SMD to rezystory do montażu powierzchniowego, innymi słowy, rezystory do montażu powierzchniowego.

Główną cechą rezystorów jest rezystancja nominalna, mierzona w omach, która zależy od grubości, długości i materiału warstwy oporowej, a także rozpraszania mocy.

Elementy elektroniczne do montażu powierzchniowego wyróżniają się małymi gabarytami ze względu na to, że albo nie posiadają zacisków przyłączeniowych w klasycznym tego słowa znaczeniu. Elementy instalacji zbiorczej mają długie przewody.

Wcześniej podczas montażu sprzętu elektronicznego łączyli ze sobą elementy obwodu (montaż na zawiasach) lub przepuszczali je przez płytkę drukowaną do odpowiednich otworów. Strukturalnie ich wyprowadzenia lub styki są wykonane w postaci metalizowanych podkładek na korpusie elementów.W przypadku mikroukładów i tranzystorów do montażu powierzchniowego elementy mają krótkie, sztywne „nóżki”.

Jedną z głównych cech rezystorów SMD jest ich rozmiar. Jest to długość i szerokość pudełka, zgodnie z tymi parametrami wybierane są elementy odpowiadające układowi planszy. Zwykle wymiary w dokumentacji zapisywane są w formie skróconej liczbą czterocyfrową, gdzie dwie pierwsze cyfry oznaczają długość elementu w mm, a druga para znaków szerokość w mm. Jednak w rzeczywistości wymiary mogą odbiegać od oznaczeń w zależności od typów i serii elementów.

Typowe rozmiary rezystorów SMD i ich parametry

 Rysunek 1 — oznaczenia do dekodowania standardowych rozmiarów.

1. Rezystory SMD 0201:

dł. = 0,6 mm; Szer. = 0,3 mm; wys. = 0,23 mm; L1 = 0,13 m.

• Zakres znamionowy: 0 Ohm, 1 Ohm — 30 MΩ

• Dopuszczalne odchylenie od nominalnego: 1% (F); 5% (J)

• Moc znamionowa: 0,05 W

• Napięcie robocze: 15 V

• Maksymalne dopuszczalne napięcie: 50 V

• Zakres temperatur pracy: –55 — +125°C

2. Rezystory SMD 0402:

dł. = 1,0 mm; Szer. = 0,5 mm; wys. = 0,35 mm; L1 = 0,25 mm.

• Zakres znamionowy: 0 Ohm, 1 Ohm — 30 MΩ

• Dopuszczalne odchylenie od nominalnego: 1% (F); 5% (J)

• Moc znamionowa: 0,062 W

• Napięcie robocze: 50 V

• Maksymalne dopuszczalne napięcie: 100 V

• Zakres temperatur pracy: –55 — +125°C

3. Rezystory SMD 0603:

dł. = 1,6 mm; Szer. = 0,8 mm; wys. = 0,45 mm; L1 = 0,3 mm.

• Zakres znamionowy: 0 Ohm, 1 Ohm — 30 MΩ

• Dopuszczalne odchylenie od nominalnego: 1% (F); 5% (J)

• Moc nominalna: 0,1 W

• Napięcie robocze: 50 V

• Maksymalne dopuszczalne napięcie: 100 V

• Zakres temperatur pracy: –55 — +125°C

4. Rezystory SMD 0805:

dł. = 2,0 mm; Szer. = 1,2 mm; wys. = 0,4 mm; L1 = 0,4 mm.

• Zakres znamionowy: 0 Ohm, 1 Ohm — 30 MΩ

• Dopuszczalne odchylenie od nominalnego: 1% (F); 5% (J)

• Moc znamionowa: 0,125 W

• Napięcie robocze: 150 V

• Maksymalne dopuszczalne napięcie: 200 V

• Zakres temperatur pracy: –55 — +125°C

5. Rezystory SMD 1206:

dł. = 3,2 mm; szer. = 1,6 mm; wys. = 0,5 mm; L1 = 0,5 mm.

• Zakres znamionowy: 0 Ohm, 1 Ohm — 30 MΩ

• Dopuszczalne odchylenie od nominalnego: 1% (F); 5% (J)

• Moc nominalna: 0,25W

• Napięcie robocze: 200 V

• Maksymalne dopuszczalne napięcie: 400 V

• Zakres temperatur pracy: –55 — +125°C

6. Rezystory SMD 2010:

dł. = 5,0 mm; Szer. = 2,5 mm; wys. = 0,55 mm; L1 = 0,5 mm.

• Zakres znamionowy: 0 Ohm, 1 Ohm — 30 MΩ

• Dopuszczalne odchylenie od nominalnego: 1% (F); 5% (J)

• Moc nominalna: 0,75W

• Napięcie robocze: 200 V

• Maksymalne dopuszczalne napięcie: 400 V

• Zakres temperatur pracy: –55 — +125°C

7. Rezystory SMD 2512:

dł. = 6,35 mm; szer. = 3,2 mm; wys. = 0,55 mm; L1 = 0,5 mm.

• Zakres znamionowy: 0 Ohm, 1 Ohm — 30 MΩ

• Dopuszczalne odchylenie od nominalnego: 1% (F); 5% (J)

• Moc nominalna: 1W

• Napięcie robocze: 200 V

• Maksymalne dopuszczalne napięcie: 400 V

• Zakres temperatur pracy: –55 — +125°C

Jak widać, wraz ze wzrostem rozmiaru rezystora chipowego wzrasta nominalne rozpraszanie mocy w poniższej tabeli, ta zależność jest wyraźniej pokazana, a także wymiary geometryczne innych typów rezystorów:

Tabela 1 — Oznaczenie rezystorów SMD

W zależności od wielkości można zastosować jeden z trzech rodzajów oznaczeń wartości znamionowych rezystorów. Istnieją trzy rodzaje oznaczeń:

1. Z 3 cyframi. W tym przypadku pierwsze dwa oznaczają liczbę omów, a ostatnia liczba zero. W ten sposób oznaczane są rezystory serii E-24, z odchyleniem od wartości nominalnej (tolerancji) 1 lub 5%. Standardowy rozmiar rezystorów z tym oznaczeniem to 0603, 0805 i 1206. Przykład takiego oznaczenia: 101 = 100 = 100 Ohm

Rysunek 2 przedstawia rezystor SMD o wartości nominalnej 10 000 omów, znany również jako 10 kOhm.

 2. Z 4 znakami. W tym przypadku pierwsze 3 cyfry wskazują liczbę omów, a ostatnia to liczba zer. Tak opisywane są rezystory serii E-96 o standardowych rozmiarach 0805, 1206. Jeśli w oznaczeniu występuje litera R, pełni ona rolę przecinka oddzielającego liczby całkowite od ułamków. Zatem oznaczenie 4402 oznacza 44 000 omów lub 44 kOhm.

Rysunek 3 — Obraz rezystora SMD 44 kΩ

3. Oznaczenie kombinacją 3 znaków — cyfr i liter. W tym przypadku pierwsze 2 znaki to liczby oznaczające zakodowaną wartość rezystancji w omach. Trzeci znak to mnożnik. Tak więc rezystory o standardowym rozmiarze 0603 są oznaczone od rezystorów serii E-96 z tolerancją 1%. Tłumaczenie liter na współczynnik odbywa się w następującej kolejności: S = 10 ^ -2; R = 10^-1; B = 10; do = 10 ^ 2; D = 10^3; E = 104; F = 10^5.

Dekodowanie kodów (dwóch pierwszych znaków) odbywa się zgodnie z poniższą tabelą.

Tabela 2 — kody dekodujące do oznaczania rezystorów SMD

Rysunek 4 — rezystor z trzycyfrowym oznaczeniem 10C, jeśli korzystasz z tabeli i podanej liczby współczynników, to 10 to 124 Ohm, a C to współczynnik 10 ^ 2, co jest równe 12 400 Ohm lub 12,4 kOhm.

Główne parametry rezystorów

W idealnym rezystorze brana jest pod uwagę tylko jego rezystancja. W rzeczywistości sytuacja wygląda inaczej — rezystory mają również pasożytnicze elementy indukcyjno-pojemnościowe.Poniżej znajduje się jedna opcja dla równoważnego obwodu rezystora:

Rysunek 5 — Równoważny obwód rezystora

Jak widać na schemacie, są to zarówno kondensatory (kondensatory), jak i indukcyjność. Ich obecność wynika z faktu, że każdy przewodnik ma określoną indukcyjność, a grupa przewodników ma pojemność pasożytniczą. W przypadku rezystora są one związane z położeniem warstwy rezystancyjnej i konstrukcją.

Parametry te zwykle nie są brane pod uwagę w obwodach prądu stałego i niskiej częstotliwości, ale mogą mieć znaczący wpływ w obwodach transmisji radiowej wysokiej częstotliwości oraz w zasilaczach impulsowych, gdzie prądy płyną z częstotliwościami od kilkudziesięciu do setek kHz. W takich obwodach każdy pasożytniczy element, w postaci niewłaściwego okablowania ścieżek przewodzących płytki drukowanej, może uniemożliwić pracę.

Tak więc indukcyjność i pojemność to elementy, które wpływają na impedancję i krawędzie prądów i napięć w funkcji częstotliwości. Najlepsze pod względem charakterystyki częstotliwościowej są elementy do montażu powierzchniowego, ze względu na ich dokładnie takie same niewielkie rozmiary.

Rysunek 6 — Wykres przedstawia stosunek całkowitej rezystancji rezystora do rezystancji czynnej przy różnych częstotliwościach

Impedancja obejmuje zarówno rezystancję czynną, jak i pasożytniczą indukcyjność i reaktancje pojemnościowe. Wykres przedstawia spadek impedancji wraz ze wzrostem częstotliwości.

Projekt rezystora

Rezystory do montażu powierzchniowego są niedrogie i wygodne do zautomatyzowanego montażu urządzeń elektronicznych na przenośniku. Jednak nie są one tak proste, jak się wydaje.

Rysunek 7 — Struktura wewnętrzna rezystora SMD

Rezystor oparty jest na podłożu z Al2O3 — tlenku glinu.Jest dobrym dielektrykiem i materiałem o dobrej przewodności cieplnej, co jest równie ważne, ponieważ podczas pracy cała moc rezystora jest uwalniana w ciepło.

Jako warstwę oporową stosuje się cienką warstwę metalu lub tlenku, np. chromu, dwutlenku rutenu (jak pokazano na powyższym rysunku). Charakterystyka rezystorów zależy od materiału, z którego ta folia jest złożona.Warstwa rezystancyjna poszczególnych rezystorów to folia o grubości do 10 mikronów, wykonana z materiału o niskim TCR (temperatura współczynnika oporu), co daje wysoką stabilność temperaturową parametrów i możliwości tworzenia precyzyjnych elementów, przykładem takiego materiału jest konstantan, ale wartości znamionowe takich rezystorów rzadko przekraczają 100 omów.

Podkładki rezystorów są utworzone z zestawu warstw. Wewnętrzna warstwa kontaktowa jest wykonana z drogich materiałów, takich jak srebro lub pallad. Półprodukt jest wykonany z niklu. A zewnętrzna to ołowiana cyna. Taka konstrukcja wynika z konieczności zapewnienia wysokiej przyczepności (spoistości) warstw. Od nich zależy niezawodność styków i szum.

Aby zredukować składniki pasożytnicze, przy tworzeniu warstwy rezystancyjnej dochodzą do następujących rozwiązań technologicznych:

Rysunek 8 — Kształt warstwy oporowej

Montaż takich elementów odbywa się w piecach i warsztatach radioamatorskich za pomocą lutownicy, czyli strumienia gorącego powietrza. Dlatego podczas ich produkcji zwraca się uwagę na krzywą temperaturową nagrzewania i chłodzenia.

Rysunek 9 — krzywa nagrzewania i chłodzenia podczas lutowania rezystorów SMD

wnioski

Zastosowanie elementów natynkowych pozytywnie wpłynęło na wagę i wymiary sprzętu elektronicznego, a także na charakterystykę częstotliwościową elementu. Współczesny przemysł produkuje większość typowych elementów w projektach SMD. W tym: rezystory, kondensatory, diody, diody LED, tranzystory, tyrystory, układy scalone.