ความต้านทาน (ρ)

สภาพต้านทาน (ρ) คือค่าคงที่ของวัสดุ ยิ่งวัสดุต้านทานมีค่าสูงเท่าใด ความต้านทานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความสัมพันธ์นี้สามารถอธิบายได้ดังนี้ 

นี้

R = ความต้านทาน

l = ความยาวของสายไฟ

A = พื้นที่นำไฟฟ้า

หน่วยของ ρ แตกต่างกันตามหน่วยของ l และ A วิธีทั่วไปคือแสดง l เป็นเมตร และ A เป็นมม.² โดย ρ จะมีหน่วยเป็น Ω.mm² / m หากเราเลือก l เป็นเมตร และ A เป็นม.² หน่วยของ r จะเป็น Ω.mm² / m ซึ่งมักจะแปลงเป็น Ωm หน่วยนี้มักใช้กับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ หากเราทราบค่าของ ρ ที่แสดงเป็น Ω.mm² / m เราต้องคูณค่านั้นด้วยตัวคูณ 10^-6 เพื่อให้ได้ค่าเป็น Ωm ดังนั้น 10^-6 x Ω.mm² / m = 1 Ωm

ความต้านทานของแผ่น (Ω/ตาราง)

สภาพต้านทานแผ่นเป็นหน่วยวัดความต้านทานต่อหน่วยพื้นที่ผิวของฟิล์มต้านทาน องค์ประกอบพื้นผิวสี่เหลี่ยมจัตุรัสดังแสดงในรูปที่ 1 ตามสูตร [1] ความต้านทานสามารถคำนวณได้ดังนี้

ดังนั้น ความต้านทานต่อหน่วยตาราง r(sq) จึงไม่ขึ้นอยู่กับขนาดพื้นผิว ความหนาของฟิล์มและสภาพต้านทานภายในเป็นตัวกำหนด r(sq) (แสดงเป็น Ω/sq)

อุณหภูมิพื้นผิวและจุดร้อน

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นผิวของตัวต้านทานขึ้นอยู่กับโหลดดังที่แสดงในหลักการในรูปที่ R2 เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การนำความร้อน การแผ่รังสี และการพาความร้อน (การระบายความร้อนด้วยอากาศ) จากตัวต้านทานจะเพิ่มขึ้น ทำให้เส้นโค้งอุณหภูมิสมดุล

รูปที่ 3 แสดงการกระจายตัวของอุณหภูมิตามตัวตัวต้านทาน การกระจายความร้อนไปยังขั้วหรือขั้ว SMD ช่วยลดอุณหภูมิที่ปลายทั้งสองด้าน ตรงกลางตัวตัวต้านทาน เราจะสังเกตเห็นอุณหภูมิสูงสุดที่เรียกว่า อุณหภูมิ จุดร้อน อุณหภูมินี้จะกำหนดทั้งความเสถียรและอายุการใช้งานของตัวต้านทาน

สิ่งสำคัญคือต้องกระจายการบิดหรือขดลวดให้สม่ำเสมอตลอดความยาวของตัวต้านทานที่ว่าง มิฉะนั้นจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ฮอตสปอต (Hot Spot) มากขึ้น ซึ่งเป็นอันตรายต่อชีวิตและความเสถียร

จุดร้อนไม่เพียงแต่สำคัญต่อตัวต้านทานเท่านั้น รังสีความร้อนยังอาจส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบและแผงวงจรข้างเคียง ดังนั้น ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีระยะห่างที่เพียงพอระหว่างตัวตัวต้านทานและส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อนข้างเคียง

ค่าคงที่เวลาความร้อน, τ_w

ค่าคงที่เวลาความร้อน τ_w ถูกกำหนดให้เป็นเวลาที่ให้ความร้อนแก่พื้นผิวตัวต้านทานจนถึง 63% หรือตามทฤษฎี (1⁻ ...

ขนาด DIN                                    0204 0207 0414

ค่าคงที่เวลาความร้อน τ_w (s)          2        5        20

ความต้านทานความร้อน R_th (K/W) 400   250    170

ตารางที่ 1 ตัวอย่างค่าคงที่เวลาเทอร์มิสเตอร์บนส่วนประกอบทรงกระบอกที่มีตะกั่ว

ความต้านทานความร้อน, R_th

ค่าความต้านทานความร้อน (R th) แสดงเป็นหน่วย K/W อธิบายการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของตัวต้านทานภายใต้อิทธิพลของโหลด เนื่องจากการแผ่รังสีทำให้เส้นโค้งอุณหภูมิลาดลงเมื่อโหลดเพิ่มขึ้น ข้อมูลสำหรับ R_th จึงสัมพันธ์กับการติดตั้งแบบนอร์มัลไลซ์และโหลด P R (ดู DIN 44 050) ดังแสดงในรูปที่ 5 โหลดเกินกำลังไฟฟ้าจะลด R_th

ในสมการ [3] ด้านล่าง ได้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่าง R_th และอุณหภูมิปัจจุบัน โดย R_th แสดงเป็น K/W แต่เนื่องจากสมการนี้เกี่ยวข้องกับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสองค่า จึงไม่สำคัญว่าจะใช้ °C หรือ K สำหรับทั้งสองค่า ความแตกต่างจะมีค่าเท่ากัน K₂ - K₁ = [(°C₂ +273) – (°C₁ +273)] = °C₂ - °C₁

T hsp = อุณหภูมิจุดร้อนเป็น K หรือ °C

Ta = อุณหภูมิโดยรอบเป็น K หรือ °C

P = ภาระที่ใช้, W.

ตารางที่ 1 แสดงตัวอย่างความต้านทานความร้อนของขนาด DIN มาตรฐาน

ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิ, TCR

ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิ (TCR) แสดงเป็น ppm/°C

เพื่อชี้แจง TC มักเขียนเป็น TCR ซึ่งย่อมาจาก Temperature Coefficient of Resistance (ค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิ)

ข้อจำกัดของข้อกำหนดและการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นจริงอาจมีลักษณะดังรูปต่อไปนี้ ซึ่งแสดงกลุ่มของส่วนประกอบ

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและความร้อนของตัวต้านทาน

ตัวต้านทานคือส่วนประกอบที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อน ตัวต้านทานจะสร้างความร้อนเสมอเมื่อมีการใช้พลังงานไฟฟ้า และอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นตามกำลังไฟฟ้าที่ใช้ไป เพื่อควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของตัวต้านทาน ความร้อนที่เกิดขึ้นจำเป็นต้องถูกระบายออกอย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับตัวต้านทานแบบชิป ความร้อนที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่จะถูกส่งจากอิเล็กโทรดไปยังแผ่นทองแดงบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และกระจายออกสู่อากาศหรือตัวเครื่องในที่สุด ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง การยืดแผ่นทองแดงที่จุดเชื่อมต่อของตัวต้านทานหรือการยืดแผ่นทองแดงที่จุดเชื่อมต่อของตัวต้านทานจะช่วยระบายความร้อนได้ดีและควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของตัวต้านทานยังถูกควบคุมโดยการปรับปรุงการนำความร้อนของ PCB ด้วยรูปแบบฟอยล์ทองแดงหนา ซึ่งสร้างรูปแบบทึบที่ด้านหลังของ PCB หรือรูปแบบทึบภายในชั้นหากเป็นแผ่นรองรับหลายชั้น ตัวต้านทานแบบแบนชิปชนิดขั้วกว้าง (รูปทรงกลับด้าน) มีคุณสมบัติการแผ่รังสีความร้อนที่ดีเยี่ยมและทำงานที่กำลังไฟสูง ตัวอย่างตัวต้านทานแบบแบนชิปชนิดขั้วกว้างแสดงอยู่ด้านล่าง การสร้างอิเล็กโทรดที่ด้านยาวของตัวต้านทานประเภทนี้ช่วยลดระยะห่างระหว่างจุดกำเนิดความร้อนและอิเล็กโทรด ช่วยให้อิเล็กโทรดขนาดใหญ่นำความร้อนไปยัง PCB ได้มากขึ้น ส่งผลให้ตัวต้านทานมีการแผ่รังสีความร้อนที่ดีขึ้น กำลังไฟฟ้าที่ได้รับการปรับปรุงดีขึ้นมากเมื่อเทียบกับตัวต้านทานมาตรฐานที่มีขนาดเท่ากัน