Руководство по выбору резисторов для работы при высоких температурах

Я бы не рекомендовал помещать вашу электронику в высокотемпературную печь, но некоторым устройствам необходимо работать в условиях высоких температур или поблизости от них. Надежность становится основной проблемой в таких ситуациях, особенно когда температуры становятся настолько высокими, что припой может расплавиться. Разработка плат для этих условий — это особая задача, но разработчикам все же нужно найти компоненты, которые могут выдерживать эти температуры и работать надежно. К таким областям относятся высокомощная электроника, которая будет работать в вакууме, промышленное мониторинговое оборудование и научное оборудование.

Благодаря высокотемпературным полупроводниковым компонентам на основе GaN/SiC, акцент на надежности теперь смещается с полупроводников на пассивные компоненты. На рынке представлен широкий ассортимент высокотемпературных резисторов, и эти компоненты помогают обеспечить общую надежность для ваших новых устройств. Вот что вам нужно знать при выборе высокотемпературных резисторов и некоторые примеры компонентов для вашей следующей высокотемпературной системы.

Чем высокотемпературные резисторы отличаются от других?

Резисторы бывают разных форм, включая металлические и металлооксидные пленки, фольговые и углеродные резисторы, керамику и проволочные резисторы. Резисторы, предназначенные для низких мощностей и низких или умеренных температур, могут показывать большое изменение сопротивления, когда эти параметры превышаются. По сути, резистор может стать коротким замыканием или разомкнутой цепью, как только он выходит из строя. То, что отличает высокотемпературные резисторы от других резисторов, — это материал оболочки. Это основная точка отказа в резисторе при высокой рассеиваемой мощности/высокой температуре.

По сути, высокотемпературные резисторы изготавливаются с использованием материала оболочки, который не трескается, не плавится и не создает механического напряжения на внутренней пленке/проводе при высоких температурах. Трещины в материале оболочки могут образоваться из-за различий в коэффициенте теплового расширения различных материалов в резисторе. Механическое напряжение также может быть направлено на внутреннюю пленку/провод при высоких температурах.

Поскольку эти резисторы созданы для выдерживания изменений объема во время работы или для того, чтобы просто расширяться на меньшее количество, они часто имеют меньшие изменения сопротивления по мере изменения температуры. Высокотемпературные резисторы также, как правило, более прочные; помимо способности выдерживать более высокие температуры, они также являются компонентами с монтажом в отверстие, подключаемыми или крепящимися к шасси. Это потому, что им нужно выдерживать температуры, при которых припой плавится, поэтому они не доступны в виде SMD-компонентов.

Важные характеристики высокотемпературных резисторов

При выборе резисторов, работающих при высоких температурах, существуют важные характеристики, на которые следует обратить внимание. Важные характеристики этих резисторов связаны с надежностью в плане сопротивления и мощности при электрической и тепловой нагрузке. По мере изменения температуры компонента изменяется и его сопротивление. Все резисторы рассеивают электрическую мощность в виде тепла, что приводит к увеличению температуры компонента. Поскольку сопротивление компонента при высокой температуре изменяется, изменяется и мощность, которую он рассеивает в виде тепла!

Эти взаимосвязи между рассеиванием мощности, окружающей температурой и сопротивлением можно обобщить в двух важных характеристиках:

• Температурный коэффициент сопротивления. Как и термисторы, все резисторы имеют температурный коэффициент сопротивления. Эта характеристика сообщает вам, как изменяется сопротивление при изменении температуры компонента. Типичные значения для высокоточных резисторов, работающих при высоких температурах, составляют сотни ppm на °C.

• Снижение мощности в зависимости от температуры. Эта характеристика сообщает вам, как изменяется максимальная мощность рассеивания компонента при его нагреве. Это может быть указано в терминах окружающей температуры, что является самым простым способом понимания снижения мощности. При более высокой окружающей температуре максимальная мощность рассеивания компонентом будет ниже. Это обычно изображается на линейном графике с отрицательным наклоном.

Другой важной характеристикой, которую следует учитывать, является способ монтажа. Компоненты с монтажом на шасси являются наиболее надежными, но они не будут монтироваться на печатную плату, если вы не предусмотрите монтажные отверстия. Эти компоненты чаще всего доступны как сквозные компоненты, которые затем могут быть вставлены в механический разъем или непосредственно прикреплены к печатной плате. Ниже приведены примеры недорогих резисторов, работающих при высоких температурах.

TE Connectivity, серия SBC

Серия керамических проволочных резисторов SBC от TE Connectivity разработана для работы при высокой мощности рассеивания и рассчитана на работу при температурах до сотен °C. Эти резисторы являются сквозными компонентами и обладают очень желательными характеристиками снижения мощности для нескольких промышленных приложений малой мощности. Они также имеют низкий температурный коэффициент сопротивления 200 ppm/°C (400 ppm/°C ниже 18R) и только +/- 3% изменение сопротивления за 1000 часов работы при нагрузке при 70 °C. Примером является SBCHE15330RJ, который имеет максимальную мощность 17 Вт и максимальную температуру 350 °C.

TE Connectivity, серия SQ

Серия SBC керамических проволочных резисторов от TE Connectivity представляет собой малогабаритные резисторы с максимальной температурой эксплуатации 250 °C. Эти резисторы идеально подходят для точных высокомощных приложений; они не изменяют сопротивление при напряжении 1000 В в течение 1 минуты нагрузки. Эти компоненты с монтажом через отверстие имеют вариацию сопротивления +/- 5% в течение 1000 часов работы при 70 °C. Также они не воспламеняются при 16-кратной мощности в течение 5 минут. По сравнению с другим высокотемпературным резистором от TE Connectivity, показанным выше, эти резисторы не имеют дерейтинга мощности до ~80 °C. Пример компонента - SQMW7100RJ 100 Ом/7 Вт проволочный керамический резистор.

Stackpole Electronics, серия KAL

Серия KAL резисторов с монтажом на шасси от Stackpole Electronics - это еще один набор компонентов, идеально подходящих для промышленных условий при высоких температурах. Пример компонента - KAL50FB50R0 резистор 50 Ом, который имеет мощность до 50 Вт и максимальную температуру эксплуатации 275 °C. Этот компонент также имеет очень низкий температурный коэффициент сопротивления 20 ppm/°C. Стиль монтажа на шасси делает этот резистор идеальным для промышленных условий, внутри транспортных средств или в оборудовании с значительной вибрацией или движением.

Ваш следующий промышленный продукт должен выдерживать суровые условия, включая высокую температуру, высокую влажность, воздействие различных химических веществ, вибрацию и другие опасности. Высокотемпературные резисторы, показанные выше, - это лишь некоторые из множества компонентов, которые обеспечат надежность вашей следующей промышленной системы. Функции поиска и фильтрации компонентов от Octopart помогут вам сузить выбор до нужных компонентов для вашей следующей системы. Попробуйте наш руководство по выбору компонентов, когда ищете электронные компоненты.

Оставайтесь в курсе наших последних статей, подписавшись на нашу рассылку.