Przewodnik wyboru rezystorów wysokotemperaturowych

Nie poleciłbym umieszczania elektroniki w piekarniku o wysokiej temperaturze, ale niektóre urządzenia muszą działać w środowisku o wysokich temperaturach. Niezawodność staje się głównym problemem w takich sytuacjach, zwłaszcza gdy temperatury są na tyle wysokie, że lut może się stopić. Projektowanie płytek dla tych środowisk to osobna dziedzina, ale projektanci nadal muszą znaleźć komponenty, które mogą wytrzymać te temperatury i działać niezawodnie. Niektóre obszary to elektronika wysokiej mocy, która będzie działać w próżni, sprzęt do monitorowania przemysłowego oraz sprzęt naukowy.

Dzięki półprzewodnikowym komponentom wysokotemperaturowym opartym na GaN/SiC, teraz uwaga skupia się na niezawodności nie tyle półprzewodników, co na elementach pasywnych. Na rynku dostępna jest szeroka gama wysokotemperaturowych rezystorów, a te komponenty pomagają zapewnić ogólną niezawodność dla twoich nowych urządzeń. Oto, co musisz wiedzieć, wybierając wysokotemperaturowe rezystory i kilka przykładowych komponentów do twojego następnego systemu wysokotemperaturowego.

Co odróżnia rezystory wysokotemperaturowe?

Rezystory występują w wielu formach, w tym filmy metalowe i metalowo-tlenkowe, rezystory foliowe i węglowe, ceramika oraz rezystory drutowe. Rezystory zaprojektowane do niskich mocy i niskich do umiarkowanych temperatur mogą wykazywać dużą zmianę rezystancji, gdy te wartości są przekroczone. Zasadniczo rezystor może stać się obwodem zamkniętym lub otwartym, gdy się spali. To, co odróżnia rezystory wysokotemperaturowe od innych rezystorów, to materiał izolacyjny. Jest to główny punkt awarii rezystora przy wysokiej dysypacji mocy/wysokiej temperaturze.

W istocie rezystory wysokotemperaturowe są zbudowane z materiału izolacyjnego, który nie pęknie, nie stopi się ani nie wywrze mechanicznego nacisku na wewnętrzny film/drut przy wysokich temperaturach. Pęknięcia w materiale izolacyjnym mogą powstać z powodu różnic w współczynniku rozszerzalności cieplnej różnych materiałów w rezystorze. Stres mechaniczny może być również kierowany na wewnętrzny film/drut przy wysokich temperaturach.

Ponieważ te rezystory są zbudowane tak, aby wytrzymać zmiany objętości podczas pracy lub po prostu rozszerzać się o mniejszą ilość, często mają mniejsze zmiany rezystancji w miarę zmiany temperatury. Rezystory wysokotemperaturowe mają również tendencję do bycia bardziej wytrzymałymi; oprócz zdolności do wytrzymywania wyższych temperatur, są one również komponentami do montażu przewlekanego, wtykowymi lub do montażu na szasie. Dzieje się tak, ponieważ muszą wytrzymać temperatury, w których lut się topi, więc nie są dostępne jako komponenty SMD.

Ważne specyfikacje rezystorów wysokotemperaturowych

Przy wyborze rezystorów wysokotemperaturowych istnieje kilka ważnych specyfikacji, na które należy zwrócić uwagę. Ważne specyfikacje dla tych rezystorów koncentrują się wokół niezawodności pod względem oporności i mocy w warunkach obciążenia elektrycznego i termicznego. Wraz ze zmianą temperatury komponentu zmieni się również jego oporność. Wszystkie rezystory rozpraszają moc elektryczną w postaci ciepła, co z kolei zwiększa temperaturę komponentu. Ponieważ zmienia się oporność komponentu przy wysokiej temperaturze, zmienia się również moc, którą rozprasza w postaci ciepła!

Te relacje między rozpraszaniem mocy, temperaturą otoczenia i opornością można podsumować w dwóch ważnych specyfikacjach:

• Współczynnik temperaturowy oporności. Podobnie jak termistory, wszystkie rezystory mają współczynnik temperaturowy oporności. Ta specyfikacja informuje, jak zmienia się oporność, gdy zmienia się temperatura komponentu. Typowe wartości dla wysokoprecyzyjnych rezystorów wysokotemperaturowych to setki ppm na °C.

• Zmniejszenie mocy w zależności od temperatury. Ta specyfikacja informuje, jak zmienia się maksymalna ocena rozpraszania mocy komponentu w miarę jego nagrzewania. Może to być określone w odniesieniu do temperatury otoczenia, co jest najłatwiejszym sposobem na zrozumienie zmniejszenia mocy. Gdy temperatura otoczenia jest wyższa, maksymalne rozpraszanie mocy przez komponent będzie niższe. Zazwyczaj jest to podsumowane na liniowym wykresie o ujemnym nachyleniu.

Inna ważna specyfikacja do rozważenia to styl montażu. Komponenty montowane na szasie są zdecydowanie najbardziej wytrzymałe, ale nie zostaną zamontowane na PCB, chyba że uwzględnisz otwory montażowe. Te komponenty są najczęściej dostępne jako komponenty przewlekane, które można następnie włożyć do mechanicznego gniazda lub bezpośrednio przymocować do PCB. Poniższe przykłady pokazują kilka niedrogich rezystorów wysokotemperaturowych.

TE Connectivity, seria SBC

Seria SBC ceramicznych rezystorów drutowych od TE Connectivity jest zbudowana tak, aby wytrzymać wysokie rozpraszanie mocy i są oceniane na pracę w temperaturach do setek °C. Te rezystory są komponentami przewlekanymi i mają bardzo pożądane cechy zmniejszania mocy dla kilku niskomocowych zastosowań przemysłowych. Mają również niski współczynnik temperaturowy oporności 200 ppm/°C (400 ppm/°C poniżej 18R) i tylko +/- 3% zmienność oporności przez 1000 godzin pracy przy obciążeniu w 70 °C. Przykładem jest SBCHE15330RJ, który ma maksymalną moc 17 W i maksymalną temperaturę pracy 350 °C.

TE Connectivity, seria SQ

Seria SBC ceramicznych rezystorów drutowych od TE Connectivity to mniejsze rezystory z maksymalną temperaturą pracy 250 °C. Te rezystory są idealne do precyzyjnych aplikacji wysokomocowych; nie wykazują zmiany rezystancji przy obciążeniu 1000 V przez 1 minutę. Te komponenty przewlekane mają +/- 5% zmienność rezystancji przez 1000 godzin pracy przy 70 °C. Są również niepalne przy 16-krotności mocy nominalnej przez 5 minut. W porównaniu z innym rezystorem wysokotemperaturowym od TE Connectivity pokazanym powyżej, te rezystory nie mają obniżenia mocy aż do ~80 °C. Przykładowym komponentem jest SQMW7100RJ 100 Ohm/7 W ceramiczny rezystor drutowy.

Stackpole Electronics, seria KAL

Seria KAL rezystorów drutowych do montażu na podwoziu od Stackpole Electronics to kolejny zestaw komponentów idealnych do zastosowań przemysłowych w wysokich temperaturach. Przykładowym komponentem jest KAL50FB50R0 rezystor 50 Ohm, który ma moc nominalną do 50 W i maksymalną temperaturę pracy 275 °C. Ten komponent ma również bardzo niski współczynnik temperaturowy rezystancji wynoszący 20 ppm/°C. Styl montażu na podwoziu czyni ten rezystor idealnym do zastosowań przemysłowych, wewnątrz pojazdów lub w sprzęcie poddawanym znacznym wibracjom lub ruchom.

Twój kolejny produkt przemysłowy będzie musiał wytrzymać trudne warunki, w tym wysoką temperaturę, wysoką wilgotność, ekspozycję na różne chemikalia, wibracje i inne zagrożenia. Pokazane powyżej rezystory wysokotemperaturowe to tylko niektóre z wielu komponentów, które zapewnią niezawodność Twojego kolejnego systemu przemysłowego. Funkcje wyszukiwania i filtracji komponentów od Octopart są tutaj, aby pomóc Ci zawęzić wybór do odpowiednich komponentów dla Twojego kolejnego systemu. Wypróbuj nasz przewodnik wyboru części, gdy szukasz komponentów elektronicznych.

Zapisz się do naszego newslettera, aby być na bieżąco z naszymi najnowszymi artykułami zapisując się do naszego newslettera.