碳复合电阻器基本原理与应用

2024-01-30

碳成分电阻器,通常称为碳复合电阻器,甚至碳复合电阻器是一种旧类型的电阻器,目前已不用于新设备。

多年来,这些碳成分电阻器被用作许多基于阀门或电子管的设备中的主要电阻器类型,从收音机和电视机到更专业形式的电子设备。

碳成分电阻器能够承受其所用设备的运行环境,但与今天的标准相比,其性能在几个方面都很差。

碳成分电阻器时间表

碳组合电阻器或碳复合电阻器是最早与绕线型一起建立的电阻器类型之一。直到 1960 年代,它们一直以各种形式使用,特别是用于尺寸不是特别重要的基于阀门或管子的设备。在 1960 年代,随着更多晶体管设备的引入,需要更小、性能更好的电阻器,碳成分电阻器的使用逐渐减少,取而代之的是碳膜或后来的金属氧化膜电阻器,尽管它们用于一些专业应用。

可追溯到 20 世纪初的碳成分电阻器具有非绝缘体。引线缠绕在电阻元件的末端并焊接。完成的电阻器被涂上颜色,以提供其值的编码。

后来的款式有一种陶瓷体的形式来保护它们。这些通常是更熟悉的,往往在许多较旧的电子管/电子管收音机中使用。

碳成分电阻器结构

碳成分电阻器内的主要电阻元件由精细研磨或粉末状碳与绝缘材料(通常是陶瓷和树脂)的混合物制成,以将混合物粘合在一起。将混合物在加热下压成小棒。

制造后,碳成分棒会添加铅。这是通过将引线压入杆的两端,或者使用连接到两端的金属帽来完成的,金属帽上添加了电线。

棒材被烘烤,然后下一阶段是添加涂层,因为棒材本身非常多孔,会吸收水分、污垢和油脂,从而改变性能。

虽然有时有些电阻器没有涂层,但大多数电阻器都有,通常由电阻器周围的陶瓷圆柱形涂层组成。

通过改变棒中石墨混合物的成分或延长它们来改变电阻。通过使杆更宽来增加功率耗散能力,尽管这也会降低给定混合的电阻。

鉴于制造公差,很难将它们制造到给定值。取而代之的是,它们在制造后被分类。典型公差仅为 ±20%,但有 ±10% 和偶尔 ±5% 的版本。

制造了 1/4、1/2、1 瓦的值,在某些情况下还制造了高达 5 瓦的碳成分电阻器类型。

碳成分电阻器的优点和缺点

由于碳成分电阻器的缺点,如今很少使用。然而,碳成分电阻器确实具有一些优点,因此它仍然用于一些专业应用。

优势:

高能量脉冲能力:碳复合电阻器或碳成分电阻器能够承受比当今大多数其他类型的电阻器高得多的能量脉冲。电阻棒的尺寸比电子元件中应用更广的薄膜类型要大得多,并且能够吸收更多的能量。因此,它们有时用于可能存在高能脉冲的区域。

弊:

稳定性:碳成分电阻器在稳定性方面的性能水平非常差。即使不使用,电阻值也可能在一年内变化多达 5%。热量也可能改变该值。焊接可以使该值改变 2% 或 3%,在高达 70°C 的温度下运行可能会使该值改变 15% 或更多。

高温系数:碳复合电阻器也表现出非常低的温度稳定性。低于1000 ppm/°C的稳定性数字是可以预期的。

噪声:由于电阻元件的颗粒组成和结构,碳成分非常嘈杂。其他形式的电阻器则要好得多。

碳成分电阻器应用

虽然碳成分电阻器目前并未被广泛使用,但它们非常适合某些应用。这通常是因为它们能够吸收高瞬变,而不会有其他电阻器可能遭受的损坏风险。

浪涌保护电路

限流电路

其他保护电路

焊接控制

一些高频应用,因为它们的结构不会引入电感

尽管碳成分电阻器的构造相对简单,并且已经建立多年,但较低的使用率意味着它们更像是一种专业产品,并且比其他类型成本更高,尽管它们仍然相对便宜。

典型的碳成分电阻器规格

下面给出了碳成分电阻器的典型性能数据,作为性能指南

碳成分电阻器性能指南
碳成分电阻参数 碳成分电阻器性能
典型公差可用性 ±5%、±10%、±20%
取值范围 1Ω – ~10MΩ
负载寿命(1000h以上变化百分比) +4
最大噪声 (μV/V) 6
温度系数 (ppm/°C) >±1000
电压系数 (%/V) 0.05
最高电阻温度 (°C) 120

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