Guida alla Scelta di Resistori ad Alta Temperatura

Non consiglierei di mettere i tuoi dispositivi elettronici in un forno ad alta temperatura, ma alcuni dispositivi devono operare in o intorno ad ambienti ad alta temperatura. La affidabilità diventa una preoccupazione maggiore in tali situazioni, specialmente quando le temperature diventano così elevate che il saldante potrebbe fondersi. La progettazione di schede per questi ambienti è una questione a sé, ma i progettisti devono comunque trovare componenti che possano resistere a queste temperature e operare in modo affidabile. Alcune aree includono elettronica ad alta potenza che opererà nel vuoto, attrezzature di monitoraggio industriale e apparecchiature scientifiche.

Grazie ai componenti a semiconduttore ad alta temperatura costruiti su GaN/SiC, l'attenzione per l'affidabilità si sposta ora dai semiconduttori ai componenti passivi. Esiste una vasta gamma di resistori ad alta temperatura disponibili sul mercato, e questi componenti aiutano a garantire l'affidabilità complessiva per i tuoi nuovi dispositivi. Ecco ciò che devi sapere quando selezioni resistori ad alta temperatura e alcuni componenti di esempio per il tuo prossimo sistema ad alta temperatura.

Cosa rende i resistori ad alta temperatura diversi?

I resistori si presentano in numerose forme, inclusi film di metallo e ossido di metallo, resistori a foglio e a carbone, ceramici e resistori avvolti a filo. I resistori progettati per valutazioni di potenza basse e temperature da basse a moderate possono mostrare un grande cambiamento nella resistenza quando queste valutazioni vengono superate. Fondamentalmente, il resistore può diventare un circuito chiuso o aperto una volta che si brucia. Ciò che rende i resistori ad alta temperatura diversi dagli altri resistori è il materiale di incapsulamento. Questo è il principale punto di fallimento in un resistore ad alta dissipazione di potenza/alta temperatura.

In sostanza, i resistori ad alta temperatura sono costruiti con un materiale di incapsulamento che non si crepa, fonde o esercita stress meccanico sul film/interno del filo ad alte temperature. Le crepe nel materiale di incapsulamento possono formarsi a causa delle differenze nel coefficiente di espansione termica dei vari materiali nel resistore. Anche lo stress meccanico può essere diretto sul film/interno del filo ad alte temperature.

Poiché questi resistori sono costruiti per resistere ai cambiamenti di volume durante il funzionamento o per espandersi semplicemente di una quantità minore, spesso hanno una variazione minore nella resistenza man mano che la loro temperatura cambia. I resistori ad alta temperatura tendono anche ad essere più robusti; oltre alla capacità di resistere a temperature più elevate, sono anche componenti da foro passante, pluggabili o da montaggio su chassis. Questo perché devono resistere a temperature in cui il saldante si fonde, quindi non sono disponibili come componenti SMD.

Specifiche importanti dei resistori ad alta temperatura

Quando si selezionano resistori ad alta temperatura, ci sono alcune specifiche importanti che dovrebbero ricevere attenzione. Le specifiche importanti per questi resistori si concentrano tutte sulla affidabilità in termini di resistenza e valutazione della potenza sotto carico elettrico e termico. Man mano che la temperatura del componente cambia, cambierà anche la sua resistenza. Tutti i resistori dissipano potenza elettrica sotto forma di calore, il che poi aumenta la temperatura del componente. Poiché la resistenza del componente cambia ad alta temperatura, cambia anche la potenza che esso dissipa sotto forma di calore!

Queste relazioni tra dissipazione di potenza, temperatura ambiente e resistenza possono essere riassunte in due specifiche importanti:

• Coefficiente di temperatura della resistenza. Proprio come i termistori, tutti i resistori hanno un coefficiente di temperatura della resistenza. Questa specifica ti dice come cambia la resistenza quando cambia la temperatura del componente. I valori tipici per resistori ad alta precisione e alta temperatura sono di centinaia di ppm per °C.

• Derating della potenza vs. temperatura. Questa specifica ti dice come cambia la valutazione massima della dissipazione di potenza del componente man mano che il componente si riscalda. Questo può essere specificato in termini di temperatura ambiente, che è il modo più semplice per comprendere il derating della potenza. Quando la temperatura ambiente è più alta, la dissipazione massima di potenza del componente sarà inferiore. Questo è normalmente riassunto in un grafico lineare con una pendenza negativa.

L'altra specifica importante da considerare è lo stile di montaggio. I componenti montati su chassis sono di gran lunga i più robusti, ma non si monteranno su un PCB a meno che non si includano fori di montaggio. Questi componenti sono più spesso disponibili come componenti through-hole, che possono quindi essere inseriti in un socket meccanico o attaccati direttamente a un PCB. Gli esempi sottostanti mostrano alcuni resistori ad alta temperatura economici.

TE Connectivity, Serie SBC

La serie SBC di resistori ceramici avvolti in filo di TE Connectivity è costruita per resistere ad alta dissipazione di potenza e sono valutati per operare a temperature fino a centinaia di °C. Questi resistori sono componenti through-hole e hanno caratteristiche di derating della potenza molto desiderabili per diverse applicazioni industriali a bassa potenza. Hanno anche un basso coefficiente di temperatura della resistenza di 200 ppm/°C (400 ppm/°C sotto 18R) e solo +/- 3% di variazione della resistenza su 1000 ore di vita utile a 70 °C. Un esempio è il SBCHE15330RJ, che ha una valutazione massima di potenza di 17 W e una valutazione massima di temperatura di 350 °C.

TE Connectivity, Serie SQ

La serie SBC di resistori ceramici avvolti in filo di TE Connectivity sono resistori più piccoli con una valutazione massima della temperatura di 250 °C. Questi resistori sono ideali per applicazioni di alta potenza di precisione; non mostrano variazioni di resistenza a 1000 V per 1 minuto di carico. Questi componenti passanti hanno una variazione di resistenza di +/- 5% su 1000 ore di vita utile a 70 °C. Sono anche infiammabili a 16x la valutazione di potenza per 5 minuti. Rispetto all'altro resistore ad alta temperatura di TE Connectivity mostrato sopra, questi resistori non hanno derating di potenza fino a ~80 °C. Un componente esemplificativo è il resistore ceramico avvolto in filo SQMW7100RJ 100 Ohm/7 W.

Stackpole Electronics, Serie KAL

La serie KAL di resistori avvolti in filo da montaggio su chassis di Stackpole Electronics è un altro insieme di componenti ideale per ambienti industriali ad alta temperatura. Un componente esemplificativo è il resistore KAL50FB50R0 50 Ohm, che ha una valutazione di potenza fino a 50 W e una valutazione massima della temperatura di 275 °C. Questo componente ha anche un coefficiente di temperatura della resistenza molto basso di 20 ppm/°C. Lo stile di montaggio su chassis per questo resistore lo rende ideale per ambienti industriali, all'interno di veicoli o in apparecchiature con significative vibrazioni o movimenti.

Il tuo prossimo prodotto industriale dovrà resistere a condizioni difficili, incluse alte temperature, alta umidità, esposizione a una gamma di sostanze chimiche, vibrazioni e altri pericoli. I resistori ad alta temperatura mostrati sopra sono solo alcuni dei tanti componenti che garantiranno la affidabilità del tuo prossimo sistema industriale. Le funzionalità di ricerca e filtraggio dei componenti di Octopart sono qui per aiutarti a restringere la ricerca ai componenti giusti per il tuo prossimo sistema. Prova la nostra guida al Selettore di Parti quando cerchi componenti elettronici.

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