Само определение «SMD-резисторы» появилось не так уж давно. Аббревиатуру SMD (Surface Mounted Devices) дословно можно перевести на русский язык как «устройство, установленное на поверхность». Их также называют чип-резисторы и используются они при производстве печатных электронных плат.
Они имеют намного меньшие размеры по сравнению с проволочными аналогами. Могут быть самой разнообразной формы – прямоугольник, квадрат, овал или круг. Также такие резисторы отличаются низкой посадкой на печатную плату, что позволяет их размещать на схеме более компактно и существенно экономить полезную площадь.
На корпусе резистора есть контактные выводы. Они крепятся сразу на дорожку электронной схемы. Особая строение резистора позволяет их крепить даже при отсутствии отверстий в плате. В данной статье будут рассмотрены технические характеристики, правила маркировки SMD резисторов. Бонусом к статье добавлен видеоролик и учебное пособие, где рассмотрены все особенности этого вида резисторов.
Маркировка
Следует сразу уточнить что чип резисторы в 0402-ом корпусе не имеют маркировки, резисторы с другими типоразмерами, отличными от 0402-ого маркируются способами описанными ниже. Если у SMD резисторов допуск сопротивления 2%, 5% или 10%, то их маркировка-код состоит из трех цифр: две первые – обозначение мантиссу, а третья – степень для десятичного основания, таким образом получится значение сопротивления резистора в Омах.
Иногда к цифровой маркировке резисторов прибавляется латинская буква R – она является как-бы дополнительным множителем и ставится для обозначения десятичной точки. Резисторы SMD с типоразмером 0805 и выше, а также имеют точность 1% обозначаются кодом из четырех цифр: первые три цифры – обозначение мантиссу, а четвертая – степень для десятичного основания, таким образом получится значение сопротивления резистора в Омах. К данному коду также может прибавляться буква R – обозначение десятичной точки.
Пример с четырехзначным кодом: код резистора 4501 – первые три цифры 450 – это мантисса, 1 – степень, в итоге получаем 450*101=4,5 кОм. Кодовая маркировка резисторов SMD с допуском в 1% и типоразмером 0603 обозначаются с помощью таблицы ниже – двумя цифрами и буквой. Цифры обозначают код, по которому из таблицы выбирается значение мантиссу, а буква – множитель с десятичным основанием, таким образом получится значение сопротивления резистора в Омах.
Пример с двухзначным кодом и буквой: код резистора 14R – первые две цифры 14 – это код, смотрим по таблице для кода 14 значение мантиссу равно 137, R – степень равная 10-1, в итоге получаем 137х10-1=13,7 Ом.
Размеры и форма SMD-резисторов регламентируются нормативным документом JEDEC, где приводятся рекомендуемые типоразмеры. Обычно на корпусе нанесена маркировка SMD-резисторов, содержащая данные о габаритах резистора. К примеру, цифровой код 0804 предполагает длину, равную 0,08 дюймам, ширину – 0,04 дюйма.
Если перевести такую кодировку в систему СИ, то данный SMD-резистор будет обозначаться как 2010. Из этой маркировки видно, что длина составляет 2,0 мм, а ширина 1,0 мм (1 дюйм равен 2,54 мм).
Требуемая мощность рассеивания определяет размер чипа. Поскольку на SMD-резистор, имеющий очень маленький габарит, не представляется возможным разместить стандартную маркировку, которая имеется у обычных проволочных резистивных сопротивлений, разработана кодовая система обозначений. Для удобства производители условно разделили чип-резисторы по способу маркировки на три типа:
- маркировка из трех цифр;
- маркировка из четырех цифр;
- маркировка из двух цифр и буквы.
Последний вариант применяется для резисторов повышенной точности с допуском 1% (прецизионных). Очень маленький размер не позволяет размещать на них маркировку с длинными кодами. Для них разработан стандарт EIA-96.
Материал в тему: устройство подстроечного резистора.
Для маркировки маленьких сопротивлений (менее 10 Ом) используется латинская буква «R» Например: 0R1 = 0,1 Ом и 0R05 = 0,05 Ом. Расшифровка обозначения чип-резисторов – специфичное занятие. Вычислить необходимую величину можно, пользуясь старыми проверенными способами, проделав несколько арифметических действий. Но прогресс не стоит на месте, и то же самое можно выполнить при помощи различных сайтов.
Калькулятор SMD-резисторов поможет подобрать нужный типоразмер, разобраться с кодами, а также избавит от изнурительных расчетов. Кроме того, есть специальная программа «Резистор».
Кликнув пару раз мышкой, можно найти нужную информацию. SMD-резисторы типоразмера 0402 не маркируются, резисторы остальных типоразмеров маркируются различными способами, зависящими от типоразмера и допуска.
Резисторы с допуском 2%, 5% и 10% всех типоразмеров маркируются тремя цифрами, первые две из которых обозначают мантиссу, а последняя – показатель степени по основанию 10 для определения номинала резистора в Омах. При необходимости к значащим цифрам добавляется буква R для обозначения десятичной точки.
Например, маркировка 513 означает, что резистор имеет номинал 51×103 Ом = 51 КОм. Резисторы с допуском 1% типоразмеров от 0805 и выше маркируются четырмя цифрами, первые три из которых обозначают мантиссу, а последняя – показатель степени по основанию 10 для задания номинала резистора в Омах.
Буква R также служит для обозначения десятичной точки. Например, маркировка 7501 означает, что резистор имеет номинал 750×101 Ом = 7.5 КОм. Резисторы с допуском 1% типоразмера 0603 маркируются с использованием приведенной ниже таблицы EIA-96 двумя цифрами и одной буквой. Цифры задают код, по которому из таблицы определяют мантиссу, а буква – показатель степени по основанию 10 для определения номинала резистора в Омах.
Внутренняя структура
Основным несущим элементом резистора является подложка, изготовленная из окиси аллюминия (Al2O3). Этот материал обладает хорошими диэлектрическими свойствами, но помимо этого имеет очень высокую теплопроводность, что необходимо для отвода тепла, выделяющегося в резистивном слое, в окружающую среду.
Основные (но не все) электрические характеристики резистора определяются резистивным элементом, в качестве которого чаще всего используется пленка металла или окисла, например, чистого хрома или двуокиси рутения, нанесенная на подложку.
[stextbox id=’info’]Состав, технология нанесения на подложку и характер обработки этой пленки являются важнейшими элементами, определяющими характеристики резистора, и чаще всего представляют производственный секрет фирмы производителя.[/stextbox]
Некоторые виды – резисторы проволочные – в качестве резистивного материала используют тонкую (до 10 мкм) проволоку из материала с низким температурным коэффициентом сопротивления (например, константана), намотанную на подложку. В последнем случае номинал резистора обычно не превышает 100 Ом.
Для соединения резистивного элемента с проводниками печатной платы служат несколько слоев контактных элементов. Внутренний контактный слой обычно выполнен из серебра или палладия, промежуточный слой представляет собой тонкую пленку никеля, а внешний – свинцово-оловянный припой.
Интересный материал для ознакомления: что такое вариасторы.
Такая сложная контактная конструкция предназначена для обеспечения надежной взаимной адгезии слоев. От качества выполнения контактных элементов резистора зависят такие его характеристики, как надежность и токовые шумы. Последним элементом конструкции SMD резистора является защитный слой, обеспечивающий предохранение всех элементов конструкции резистора от воздействия факторов окружающей среды и в первую очередь от влаги. Этот слой выполняется из стекла или полимерных материалов.
Характеристики
Важнейшими характеристиками резисторов являются величина номинального сопротивления, допуск на эту величину и температурный коэффициент изменения сопротивления.
С этими характеристиками тесно связаны допустимая рассеиваемая мощность и тепловое сопротивление между резистором и окружающей средой. Кроме того, в некоторых областях применения резисторов могут оказаться существенными их шумовые характеристики (особенно токовый шум).
Также временная стабильность, предельная величина рабочего напряжения, зависимость сопротивления от приложенного напряжения и частотные параметры резистора (характеристики его эквивалентной схемы на различных частотах).
Рассмотрим важнейшие из этих характеристик с точки зрения применения резисторов в аналоговых и цифроаналоговых электронных устройствах. Таковыми являются величина номинального сопротивления, допуск на эту величину и температурный коэффициент изменения сопротивления. Допуск на величину номинального сопротивления задается в процентах от номинального значения сопротивления. Номинальное значение – это величина сопротивления резистора, измеренная при фиксированных значениях факторов внешних воздействий.
Важнейшим среди этих факторов является температура. Обычно номинальное значение сопротивления приводится для температуры +20°С и нормального атмосферного давления. SMD резисторы выпускаются с допусками на номинальное сопротивление в пределах от ±0.05% до ±5%. Разработчикам следует иметь в виду, что самыми распространенными, доступными и дешевыми являются резисторы с допуском на номинальное значение ±5% и ±1%.
Более точные резисторы обычно требуют предварительного заказа и их стоимость возрастает в несколько раз. Температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) называется величина, характеризующая обратимое относительное изменение сопротивление резистора при изменении его температуры на 1°С. Следует иметь в виду, что изменение температуры резистора может происходить как из-за изменения температуры окружающей среды, так и из-за его саморазогрева.
Значение ТКС определяется по формуле:
ТКС=DR/(R*DТ)
где DR – абсолютное значение изменения сопротивления при изменении температуры резистора на величину DТ, R – номинальное значение сопротивления резистора.
[stextbox id=’info’]Величина ТКС измеряется в 1/ °С, однако, чаще всего ее измеряют в единицах ppm (1ppm=10E-6 1/°С). Современные SMD резисторы выпускаются со значением ТКС в пределах от ±5 до ±200 ppm.[/stextbox]
Интересно сопоставить влияние на общее отклонение от номинального значения сопротивления резистора его допуска и температурного изменения. Это сопоставление можно выполнить введением такого параметра, как критическая температура Тк, определяемая как изменение температуры резистора, при которой изменение его сопротивления, определяемое величиной ТКС, сравняется с допуском на номинальное сопротивление.
Учитывая малое значение допуска на величину номинального сопротивления резистора, можно с достаточной степенью точности утверждать, что при наихудшем сочетании допусков на резисторы допуск на значение К в два раза больше допуска на номинал резистора.
Это значит, что для применяя в данной схеме SMD резисторы наивысшей точности и без учета влияния нагрева резисторов невозможно достижение точности коэффициента передачи выше ±0.1%! Такой точности явно недостаточно для многих аналоговых устройств. К счастью, в действительности ситуация несколько легче. Дело в том, что в приведенном выражении для коэффициента передачи его точность определяется не абсолютными значениями сопротивлений резисторов R1 и R3, а их отношением.
Если для схемы используются резисторы одной фирмы и одной партии, то значения их ТКС и номинальных значений могут быть значительно ближе, чем паспортные данные на каждый резистор в отдельности. Это позволяет существенно повысить результирующую точность схемы, как при нормальной температуре, так и при ее изменении. Однако, на практике применить предложенный подход к уменьшению погрешности схем не так просто!
[stextbox id=’info’]В рассмотренной выше схеме он хорошо работает только при К=-1, так как для этого требуются одинаковые резисторы, которые могут быть выбраны из одной партии. При других значениях К эта схема не даст требуемой точности, так как для резисторов разных номиналов вероятность расхождения параметров (особенно ТКС) существенно возрастает.[/stextbox]
Типоразмеры
В основном термин типоразмер включает в себя размер, форму и конфигурацию выводов (тип корпуса) какого-либо электронного компонента. Например, конфигурация обычной микросхемы, которая имеет плоский корпус с двусторонним расположением выводов (перпендикулярно плоскости основания), называется DIP. Типоразмер SMD резисторов стандартизированы, и большинство производителей используют стандарт JEDEC. Размер SMD резисторов обозначается числовым кодом, например, 0603. Код содержит в себе информацию о длине и ширине резистора.
Таким образом, в нашем примере код 0603 (в дюймах) длина корпуса составляет 0,060 дюйма, шириной 0,030 дюйма. Такой же типоразмер резистора в метрической системе будет иметь код 1608 (в миллиметрах), соответственно длина равна 1,6 мм, ширина 0,8мм. Чтобы перевести размеры в миллиметры, достаточно размер в дюймах перемножить на 2,54. Размер резистора SMD зависит главным образом от необходимой мощности рассеивания. В следующей таблице перечислены размеры и технические характеристики наиболее часто используемых SMD резисторов.
Почитать материал по теме: что такое диодный мост.
Расчет гасящего резистора
В схемах аппаратуры связи часто возникает необходимость подать на потребитель меньшее напряжение, чем дает источник. В этом случае последовательно с основным потребителем включают дополнительное сопротивление, на котором гасится избыток напряжения источника. В видеоролике представлен простой расчет резистора для светодиода.
Такое сопротивление называется гасящим. Напряжение источника тока распределяется по участкам последовательной цепи прямо пропорционально сопротивлениям этих участков. Рассмотрим схему включения гасящего сопротивления:
- Полезной нагрузкой в этой цепи является лампочка накаливания, рассчитанная на нормальную работу при величине напряжения Uл= 80 в и тока I =20 ма.
- Напряжение на зажимах источника тока U=120 в больше Uл, поэтому если подключить лампочку непосредственно к источнику, то через нее пройдет ток, превышающий нормальный, и она перегорит.
- Чтобы этого не случилось, последовательно с лампочкой включено гасящее сопротивление R гас.
Расчет величины гасящего сопротивления при заданных значениях тока и напряжения потребителя сводится к следующему:
– определяется величина напряжения, которое должно быть погашено:
Uгас = Uист – Uпотр,
Uгас = 120 – 80 = 40в
определяется величина гасящего сопротивления
Rгас = Uгас / I
Rгас = 40 / 0,020 = 2000ом = 2 ком
Далее необходимо рассчитать мощность, выделяемую на гасящем сопротивлении по формуле
P = I2 * Rгас
P = 0,0202 * 2000 = 0,0004 * 2000 = 0,8вт
Зная величину сопротивления и расходуемую мощность, выбирают тип гасящего сопротивления
Перемычки или резисторы с “нулевым” сопротивлением
Многие компании выпускают в роли плавких вставок или перемычек специальные провода Jumper Wire с нормированными сопротивлением и диаметром (0.6 мм, 0.8 мм) и резисторы с “нулевым” сопротивлением. Они изготавливаются в стандартном цилиндрическом корпусе с гибкими выводами (Zero-Ohm) или в типовом корпусе для поверхностного монтажа (Jumper Chip). Реальные значения сопротивления таких компонентов лежат в диапазоне единиц или десятков миллиом (~ 0.005…0.05 Ом). В цилиндрических корпусах маркировку наносят черным кольцом посередине, в SMD корпусах для поверхностного монтажа (0603, 0805, 1206…) маркировки либо нет, либо наносится цифры “000” (иногда просто “0”).
Более подробно о работе SMD резистора можно узнать, прочитав Основы работы SMD резистора. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.
Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:
www.reom.ru
www.lampagid.ru
www.www.texnic.ru
www.www.joyta.ru
www.www.radiant.su
Следующая
